Warum brauchen Lebewesen Sauerstoff?
Ich habe in Bio gelernt, dass Sauerstoff für die ersten Lebewesen wahrscheinlich giftig war, aber irgendwann wurde eine Resistenz gebildet und dann wurde der Sauerstoff genutzt.
Warum hat sich Leben dahin entwickelt, dass es unbedingt atmen muss?
6 Antworten
Es musste auch das frühe Leben, also vor der Sauerstoffwelt, atmen. Es hat nur was anderes geatmet ;) Das Funktionsprinzip ist eigentlich das gleiche. Ein Lebewesen braucht halt grundsätzlich irgendeine Redoxspezies, deren Reaktion Energie freisetzt. Das kann Nitrat sein, Sulfat, Metallionen... im wässrigen Millieu, wo sich das frühe Leben abgespielt hat, gibts da recht viel Auswahl. Eine Auswahl, was da alles infrage kommt, gibts hier.
Sauerstoff ist nur eine der möglichen Redoxspezies, auf denen sich Leben aufbauen lässt. Aber eben eine sehr gute, weil er leicht reagiert und dabei viel Energie frei wird. Wenn man ihn denn nutzen kann.
Aber ja: Für Lebewesen, die drauf spezialisiert sind, mit relativ reaktionsträgen, energiearmen Redoxspezies zu leben, ist es tatsächlich ziemlich krass wenn sie plötzlich größeren Mengen des aggressiven, viel Energie freisetzenden Sauerstoffs ausgesetzt sind. Was meinst du, warum der Sauerstoff so heißt wie er heißt: Man dachte früher, dass er sauer wirkt, also wie eine Säure...
Aber es haben eben einige der frühen Lebewesen (z.B. die Cyanobakterien) eben Sauerstoff als Abfallprodukt produziert. So, wie der Mensch CO2 ausatmet. Diese Lebewesen produzieren übrigens bis heute den Sauerstoff, den du atmest.
Und da niemand diesen "ausgeatmeten" Sauerstoff verbraucht hat, hat er sich über die Jahrmillionen halt in der Atmosphäre angesammelt. Und je weiter er sich angesammelt hat, desto mehr wurde er zum Problem für viele Lebewesen, die darauf nicht angepasst waren.
Und mit der Zeit haben sich eben neue Spezies entwickelt, die auf den Sauerstoff angepasst waren und diesen sogar gewinnbringend nutzen konnten.
Also das war keine Absicht! Sondern das war eine schlichte Frage, wer unter veränderten Bedingungen überlebt und wer nicht. Wie eben sonst auch in der Evolution, das hat nichts mit irgendwelchen Überlegungen oder Absichten zu tun.
Hallo,
Ich würde sagen, was die Lebewesen unbedingt brauchen, ist nicht (nur) Sauerstoff, sondern Kohlenstoff. Nur kommt Kohlenstoff in der unbelebten Natur praktisch nicht in Reinform vor, sondern nur in Verbindungen, die auch Sauerstoff enthalten, so wie CO2. Wenn man den Kohlenstoff nutzbar machen will, dann muss man diese Verbindung aufspalten. Das ist ein Prozess, der Energie erfordert. Für die Entwicklung des Lebens wie wir es kennen, war es deshalb der entscheidende Schritt, dass ein Prozess wie die Fotosynthese entstanden ist. In diesem Prozess wird die notwendige Energie zur Aufspaltung des CO2- Moleküls dem Sonnenlicht entnommen. Es steht dann damit der Kohlenstoff-Teil des CO2- Moleküls als Baustoff für andere Verbindungen zur Verfügung, und der Sauerstoff wird als Abfallprodukt freigesetzt. Damit wurde der Weg frei, dass Lebewesen, Pflanzen nämlich, hochenergetische Stoffe auf Kohlenstoffbasis herstellen können. Eine der Grundlagen des Lebens ist es nun, Energie für die Lebensvorgänge zu gewinnen, indem diese hochenergetischen Kohlenstoffverbindungen in die weniger Energie enthaltendende Ausgangssubstanz, CO2 nämlich, zurückverwandendelt werden. Dieser Prozess läuft kontrolliert ab, und die dabei freiwerdenden Energie kann für Lebensvorgänge genutzt werden. Wir nennen diesen Prozess Atmung. Und um dies hinzubekommen ist es notwendig, den anderen Teil des CO2- Moleküls, den Sauerstoff, wieder hinzuzufügen. Und das ging eben nur, indem unsere ganz frühen Vorfahren gelernt haben, sich mit diesem gefährlichen, hochreaktiven Soff zu arrangieren.
einen Haken hat diese Hypothese. Der Sauerstoff stammt aus dem Wasser :D H2O nicht aus CO2.
Ganz so lief das nicht.
Als das losging mit dem Leben, fand das im Wasser statt.
Der Sauerstoffgehalt in der Luft war höher und damit zunächst giftiger.
Es brauchte mithin eine Anpassung, gewöhnlich Evolution genannt, nach der Methode Versuch und Irrtum.
Nebst der Umstellung von Kiemen auf Lunge.
Letztlich bildet sich Leben in Nischen, immer und überall.
Nur innerhalb dieser Nische kann Leben überleben.
Dafür ist Sauerstoff nicht die einzige Bedingung.
Gibt auch Lebensformen die in extremen Umfeldbedingungen sich bildet, etwas im Umfeld s.g. "schwarzer Raucher" in den Tiefen der Ozeane.
Dem Leben an sich ist es strunz egal wo es sich bildet, aber eben immer nur angepasst innerhalb der Nische in dem es sich entwickelt.
Hat es für den Menschen zu wenig, u.a. Sauerstoff, ist er weg vom Fenster. Wie auf dem Mond oder Mars.
Hat es zuviel Sauerstoff, würde das gleiche gelten.
Ursprünglich durch Wasser, das verdampfte, vor um 4,5 Milliarden Jahren.
War verdammt heiß hier auf der Murmel, bevor es überhaupt Leben gab.
So genau ist es nicht wirklich bekannt, wie sich das Leben, in der s.g. Ursuppe bilden konnte.
Vermutlich durch externen Eintrag, Kometeneinschlag, die die Aminosäuren "mitbrachten".
Soweit klar.
Aber in der "Ursuppe" gab es kaum gasförmigen Sauerstoff in der Atmosphäre. Die stark sauerstoffhaltige Atmosphäre ist erst entstanden, als schon massenhaft Lebewesen gab, die gasförmigen Sauerstoff als Stoffwechselprodukt ausgeschieden haben... in so großem Maße, dass sich dieser in der Atmosphäre anreicherte...
Dafür ist logischerweise erforderlich, dass es eine weltumfassende Population an Lebewesen gab, die mit einer sauerstofflosen Atmosphäre glücklich waren ;)
Was den Anstoß für Leben gab, weiß man bis heute nicht.
Bakterien überleben extremste Bedingungen.
Bis es zur Ausprägung von Leben kam, vergingen 500 Millionen Jahre.
Es bestanden alle Bedingungen dafür, dass hier niemals sich Leben entwickeln könnte.
Ja, das bezweifelt auch keiner!
Nur deine Aussage, dass es schon nennenswert Sauerstoff in der Atmosphäre gab, als sich das Leben entwickelt hat, ist falsch.
Der Sauerstoff wurde von Lebewesen freigesetzt. Dafür muss es Lebewesen gegeben haben. Richtig?
Nochmals, nein.
Du versuchst einen Nullpunkt zu finden, wann es mit dem Leben losging.
Den gibt es nicht.
Es hat Äonen an Zeit gebraucht.
Der eigentliche Treiber für Leben ist Energie.
Sauerstoff und andere Gase sind demnach nur Abfallprodukte, wenn auch eine Bedingung für Leben.
All diese Produkte entstanden Milliarden Jahre früher, bevor überhaupt Leben entstand.
In all diesen Jahren, hättest bestenfalls der Suppe beim köcheln zugeschaut.
Du versuchst einen Nullpunkt zu finden, wann es mit dem Leben losging.
Nein, versuche ich nicht. Ich weise nur darauf hin, dass es schon Leben gab, bevor die große Sauerstoffkatastrophe eintrat.
Sauerstoff und andere Gase sind demnach nur Abfallprodukte
Ja, Sauerstoff ist ein Abfallprodukt. Ein Abfallprodukt des Stoffwechsels von Lebewesen!
wenn auch eine Bedingung für Leben.
Wenn Sauerstoff eine Bedinungung für Leben wäre, warum gibt es dann selbst heute noch anaerobe Lebewesen?
Der Punkt, wann es von anorganischen zu organischem Leben kam, ist nicht bekannt.
Die Bedingungen für Leben gibt es überall im Universum.
Warum es sich nicht entwickelt, ist bis auf Weiteres ungekannt.
Für die hiesige Murmel ist die Grundlage für Leben Wasser, H₂O.
Nachdem das gesagt ist, fehlt noch der entscheidende Auslöser für die Entwicklung.
Die Bedingung war Hydrothermal, soviel ist.
Kannst du nicht lesen, redest du mit Absicht drumherum oder kapierst du es nicht?
Es gibt genau einen natürlichen Weg, wie große Mengen gasförmiger Sauerstoff in die Atmosphäre gekommen sein kann. Und das ist durch Lebewesen. Organische Lebewesen, wohlgemerkt.
Also muss es Leben gegeben haben, bevor es freien Sauerstoff gab.
Kreuz nochmal, was Du nicht verstehst, gestatte anderen.
Von RNA bis zur Zelle dauerte es Millionen Jahre.
Da gab es bereits Sauerstoff und andere Emissionen.
Vom Anfang dieser Murmel bis zur RNA, geschweige denn Zelle, waren es 300 bis 400 Millionen Jahre dahin.
Wie auch immer, der Prozess bis zur Sauerstoffbildung brauchte es nicht nur Zeit, lange bevor Leben entstand.
Dafür brauchte es Leben nicht, es nur Nutznießer, nicht der Ursprung.
ursprünglich gab es keinen Sauerstoff in der Erdatmosphäre.
Vor etwa ~2,7 Milliarden Jahren begannen Mikroorganismen namentlich die Cyanobakterien, mit oxygener Photosynthese. Das bedeutet, dass sie für die Photosynthesereaktionen Wasser spalteten, wobei molekularer Sauerstoff O2 als Nebenprodukt entstand und die Erdatmosphäre anzureichern begann.
Das Auftreten des Sauerstoffs steht also mit der oxygenen Photosynthese in Zusammenhang.
Dann stellte sich heraus, dass im Energiestoffwechsel, beim Abbau energiereicher Stoffe, wie Zucker, die Energieausbeute viel höher ist, wenn der Abbau mit Sauerstoff als terminalen Elektronenakzeptor abläuft und dass dabei relativ ungiftige Endprodukte übrig bleiben CO2 + Wasser (H2O).
Es scheint so, dass dieses höhere Energieangebot bei der Verwendung von Sauerstoff beim Abbau energiereicher Stoffe, wie Zucker, mit der Evolutionsrate korreliert.
D.h. unter diesen sauerstoffverwertenden Bedingungen, wo die Atmosphäre bereits einen beträchtlichen Anteil Sauerstoff enthielt, kamen Evolutionsschritte von den Mikroorganismen zur modernen Zelle, den Eukaryonten zustande, die Zellorganellen entwickelten, sowie die Evolution der Vielzeller und letztlich der höheren Pflanzen und Tiere.
Wir können vermuten, dass diese monumentalen Schritte der Evolution mit der Erfindung des sauerstoffverwertenden Energiestoffwechsels, der bei einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre möglich wurde, in Zusammenhang stehen.
Mit anderen Worten: Es gibt uns, weil es den Sauerstoff und seine Verwertung gibt.
Wir müssten deine Frage daher wahrscheinlich etwas umformulieren:
Warum hat sich Leben dahin entwickelt, dass es unbedingt atmen muss?
Das Leben hat sich zu heutigen Lebensformen entwickelt, weil es in die Gelegenheit kam atmen zu dürfen.
LG
Wir müssten deine Frage daher wahrscheinlich etwas umformulieren:
Warum hat sich Leben dahin entwickelt, dass es unbedingt atmen muss?
Es ist nur das tierische Leben, das unbedingt atmen muss.
Pflanzliches oder genauer photosynthesierendes Leben braucht keinen Sauerstoff, er ist ihr Abfallprodukt.
Das ist leider falsch. Auch Pflanzen atmen und verbrauchen dabei den gleichen Sauerstoff wie wir.
Deswegen soll man übrigens nicht unbedingt Pflanzen im Schlafzimmer aufstellen. Die konkurrieren nachts mit dem Schläfer um den Luftsauerstoff.
Das stimmt, Sauerstoff ist sehr reaktiv und dadurch "giftig".
Zur Frsge: Die Lebewesen wurden quasi dazu gezwungen, ihren Stoffwechsel an eine O2-Atmosphäre anzupassen, weil mit der Entstehung der Photosynthese auf der Erde über Mrd Jahre riesige Mengen Sauerstoff freigesetzt wurden.
Es gibt allerdings Nischen, in denen es nach wie vor anaerobe Organismen gibt, zB viele Bakterien, für die Sauerstoff toxisch ist.
Aber waren das nicht bereits schon Lebewesen, die erstmals Fotosynthese betrieben und damit Sauerstoff freigesetzt haben?
Die ersten Lebewesen (Einzeller) lebten anaerob. Dann entstanden Cyanobakterien, die zum ersten Mal Photosynthese betrieben. Als Nebenprodukt entstand Sauerstoff. Mit der Zeit reicherte sich so viel O2 in der Atmosphäre an, sodaß die meisten nachfolgenden Organismen begannen den Sauerstoff zu nutzen.
Wo kam denn der höhere Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre her wenn es noch keine Lebewesen gab, die durch Fotosynthese CO2 aufspalten könnten?