Biologie:= Lebenskunde Aber: Was ist eigentlich „Leben“?

Prolog: Was ist Leben?

Aktuelle Fragen: Sind wir Gott?

Synthetische Biologie: Zusammenbau biologischer Systeme aus Molekülen. Kann man die Moleküle des Lebens zu einer künstlichen Zelle zusammenbauen?

Prolog: Was ist Leben?

Aktuelle Fragen: Sind wir Gott? Komplett synthetisch? DNS des Minibakteriums Mycoplasma genitalium synthetisch hergestellt (1 Mio bp). Dieses Genom wurde dann in eine DNS-frei gemachte Zelle von M. mycoides eingebaut.

Prolog: Was ist Leben?

Was ist eigentlich „Leben“? Eine Frage der Größe?

Biosphäre Staat Familie Mensch Tier Pflanze Bakterium Virus Makromolekül

Prolog: Was ist Leben?

Was ist eigentlich „Leben?“ Eine Frage der Komplexität?

Roboter

Rechner Maschine Werkzeug

Prolog: Was ist Leben?

Was ist eigentlich „Leben“? Eine Frage der Materialität?

Ein Computervirus

Ein Gedanke Ein erdachter Mensch

Ein denkender Mensch

Prolog: Was ist Leben?

Was ist eigentlich „Leben“? Eine Frage der Form?

Durch Evolution geformte Muster

Ein zweckmäßig (?) geformtes Kunstwerk

Regelmäßig geformte Kristalle

Zufällig geformte Felsen

Was denken Sie: hat Craig gemacht“?

Venter

„Leben

Ist das nun Teil der „Natur“? Kann „Leben“ entstehen?

über

Technik

Modellbildung und Ethik in der Biologie A: Werkzeuge: Wie wir reden und warum das wichtig ist 1: Leben, Gen, Art, Organismus – nicht Dinge, sondern Aktivitäten/Prozesse 2: Beschreiben, Erklären, Auffordern – der Zweck einer Rede ist entscheidend! 3: Information, Signal, Bedeutung – „objektiv“ (ohne „ich“ und „Du“) gibt es nicht! B: Handwerkskunst: Wie „Wissenschaft“ arbeitet und warum das wichtig ist 4: Sehen, Beobachten, Experimentieren – funktionaler Kontext und Erkenntnis 5: Bild, Modell, Überprüfung – der Dreischritt der Wissenschaft 6: Erklärung und die Kunst der Reduktion C: Auf DICH gestellt: Warum „Ethik“ nicht mit dem Rechner geht 7: Naturalistischer Fehlschluss: Beispiel Eugenik 8: Können wir „Ethik“ rechnen: Soziobiologie und Spieltheorie 9: Auf was können wir „Ethik“ dann bauen? Nutzen versus Verantwortung 10: Der Weg ist das Ziel – „Ethik“ ist kein Ding, sondern eine Aktivität 11: Gretchenfrage – können „wir“ überhaupt entscheiden? 12: Aus dem biologischen Alltag: Tierversuche

Leben, Gen, Art, Organismus

Fallbeispiel: Was bringt ein Zellkern? Lehrbücher: Zellkern entstand aus Endomembranen, die sich um die DNS wickelten. Endosymbiose: Zellkern war ein Archaebakterium, das in die Urzelle als Untermieter einzog (Lynn Margulis)

Lynn Margulis (1938-2011)

Leben, Gen, Art, Organismus

Fallbeispiel: Was bringt ein Zellkern? Prokaryoten: keine Introns

Spleißen von Introns: langsam

Eukaryoten: Introns

3 Fragen – Finden Sie die Antwort! Die Eukaryoten haben ein Problem: Welches? Der Zellkern ist die Lösung dafür: Warum? Ohne Introns gäbe es das Problem nicht: Warum gibt es sie dann überhaupt?

Translation mRNS: schnell

Leben, Gen, Art, Organismus

Einstieg: Was bringt ein Zellkern?

Welche Konzepte kommen hier vor? Zelle als Einheit des Lebens Gene als Einheit der Vererbung Genom als Einheit der Evolution Offenbar nicht ganz… Endosymbiose und Zellkonzept „Gentratsch“ über miRNA Endosymbiose und Evolution

Leben, Gen, Art, Organismus

Biologische Begriffe sind oft mehrdeutig: Beispiel „Gen“ „Gene“ kennt doch jedes Kind!

Wirklich?

Leben, Gen, Art, Organismus

Biologische Begriffe sind oft mehrdeutig: Beispiel „Gen“ Versuch einer Definition Eltern geben ihre Eigenschaften an ihre Kinder weiter. Kinder sind keine Kopie ihrer Eltern, sondern eher eine Kombination In den Keimzellen von Mutter und Vater muss es „etwas“ geben, was Eigenschaften weitergibt. Dieses „etwas“ besteht aus Einheiten. Diese Einheiten der Vererbung nennen wir „Gene“

Leben, Gen, Art, Organismus

Biologische Begriffe sind oft mehrdeutig: Beispiel „Gen“ Wilhelm Johannsen (1909) schafft den Begriff „Gen“, um damit die Einheiten der Vererbung zu benennen. Er wählt dieses Wort, weil es (noch) nichts bedeutet, um frei von Vorurteilen Vererbung beschreiben zu können. „Gen“ ist eine funktionelle Einheit der Vererbung.

Leben, Gen, Art, Organismus

Biologische Begriffe sind oft mehrdeutig: Beispiel „Gen“ Der Schock der Epigenetik

Bei der Entwicklung bekommt jede Zelle alle „Gene“. Aber es werden unterschiedliche aktiv. Grund: die Architektur des Zellkerns ist sehr dynamisch. Die aktiven Gene werden zur Transkription in die Kernmitte bewegt. Diese Bewegungen führen im Laufe des Lebens zu dauerhaften Veränderungen des Kernaufbaus („Erinnerung“). Diese „Erinnerung“ wird nicht immer auf „0“ gestellt, sondern kann weitergegeben werden.

Mistelli, 2011, Spektrum d. Wiss.

Leben, Gen, Art, Organismus

Biologische Begriffe sind oft mehrdeutig: Beispiel „Gen“

„Gene“ als Bestimmer und „Epigenetik“ stehen in einem Spannungsfeld: Vererbung geht also nicht nur über die DNS, sondern auch über das, was im Lauf des Lebens beim Ablesen der DNS passiert… „Gene“ sind also mehr als DNS. Sie arbeiten als funktionelle Elemente in einem funktionalen System. Sie wirken auf dieses System, so wie dieses System auf die Gene wirkt.

Leben, Gen, Art, Organismus

These: Biologische Begriffe sind vage, da sie Aktivitäten bezeichnen „Gen“

„Art“

„Organismus“

„Natur“

Perspektivwechsel gefällig? Stellen Sie sich diese Gegenstände (!) mal nicht als Dinge (!), sondern als Aktivitäten und Prozesse vor!

Intermezzo: Denken Sie mal nach! Was ist eigentlich ein „Organismus“?

A

Ein Körper aus genetisch gleichen Zellen

B

Eine funktionelle Einheit

C

Eine funktionelle Einheit, die autonom ist

D

Eine Einheit, die genetisch homogen ist

Take-home: Was erwarten wir von Ihnen Begriffe, die Sie kennen, erklären und verinnerlichen sollten • • • •

Leben, Synthetische Biologie Gen, Epigenetik, Klonen Organismus, Organ, funktionelle Einheit, Funktion Art, Natur, Technik

Konzepte, die Sie kennen, erklären und verinnerlichen sollten • Kriterien für Leben angeben und die Limitierung des Begriffs Leben an Beispielen erläutern können. • Das Konzept Epigenetik erklären können und in eigenen Worten sagen können, warum ein Gen nicht dasselbe ist wie ein Stück DNS. • Das Konzept Organ und Organismus definieren und an Beispielen den Zusammenhang mit genetischer Identität schildern können • Das Konzept Art, möglichst mit konkreten Beispielen problematisieren können. • Die Begriffe Natur und Technik problematisieren können