Inhalt

Vorwort XI

1 Einleitung 1

2 Fundamentale Größen 11
Erwartung an Konstanz im kosmischen Geschehen 11
Erwartung an konstante Größen und Gleichungen 13
Fundamentalkonstanten 15

3 Kosmologische Modelle 23
Der Ausgangspunkt 23
Ein Universum ohne fortwährenden lokalen Energieeintrag 26
Ein quasistatisches Universum 31
Ein Universum wachsender Energie und abnehmender globaler
Dichte 32
Entstehung von Strukturen im Raum und Sternentstehung 34

4 Die Entstehung der chemischen Elemente 37
Vom trüben zum transparenten Kosmos 37
Die Interpretation der homogenen kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung
als »Echo« des transparent werdenden,
weitgehend homogenen Frühuniversums 39
Wasserstoff und Helium 40
Sternentstehung und Hauptreihensterne 43
Die Bildung mittelschwerer Elemente 49
Die Entstehung schwerer Elemente 53

5 Die Bildung chemischer Verbindungen 63
Reaktionen in thermischen Plasmen 63

6 Entstehung von Festkörpern und Grenzflächen 71

7 Die molekulare Evolution 79
Das naturwissenschaftliche Verständnis des Lebens als besondere
Form molekularer Selbstorganisation 79
Selektion und Anpassung von Molekülen in hierarchisch
organisierten Systemen 81
Das modulare Prinzip in den Molekülarchitekturen
von Proteinen 94
Information in Molekülen 97
Raumorganisation durch Dimensionsreduzierung 100
Definition von »Innen« und »Außen« durch molekulare
Selbstassemblierung zu Membranen 103
Der »Aggregatzustand« des Zellplasmas - eine Hierarchie
abgestufter molekularer Beweglichkeit 109
Autokatalytische Systeme im Raum 111
Molekulare Evolution und »RNA-Welt« 118
Funktionstrennung im molekularen Informationsmanagement 124

8 Die »Erfindung« der Zelle 131
Die Zelle - Entstehungshypothesen 131
Die Zelle als Prinzip der zeitlichen Organisation 135
Die Zelle als Instrument der funktionellen Integration 138
Hypothetische Funktionen einer Minimalzelle 141
Frühe Zellen in der Evolution 142
Die Rolle der Prokaryonten in der frühen Evolution 145
Exobiologie - extraterrestrische Zellen 146
Prokaryonten und Ökosysteme 148

9 Eukaryontische Zellen 151
Aufbau und Merkmale eukaryontischer Zellen 151
Die Entstehung eukaryontischer Zellen in der Evolution 153
Eukaryontische Einzeller (Protisten) 156

10 Vielzeller 159
Klone, Kolonien und vielzellige Organismen 159
Schleimpilze - vom amöboiden Mikroorganismus zum vielzelligen
System 160
Typen mehrzelliger Organismen 165
Individuelle Morphogenese 167
Adaptation von Organismen durch Selektion von Zellen 171

11 Wechselbeziehungen zwischen Organismen 173
Abstammung 173
Konkurrenz 174
Biozönosen 177

12 Hypothesen zur Entwicklung der Erde als Gesamtökosystem 179
Die Frühzeit der Erde 179
Entstehung anaerober Biozönosen 183
Ökologische Katastrophen der anaeroben Biosphäre 184
Autotrophe Organismen, Stoffwechselumbau und Umbau
der Atmosphäre 186
Anpassung des atmosphärischen Treibhauseffektes 189

13 Die kulturelle Evolution 193
Menschwerdung und Sprache 193
Objektunabhängige Verständigung und Tradition 197
Subjektunabhängige Tradierung durch Schrift 198
Direktionalität der Informationsübertragung 200

14 Grundlegende offene Fragen 203
Der Ursprung des Weltalls - wie und warum ist die Welt entstanden? 203
Die ersten Augenblicke - was geschah, bevor sich Elementarteilchen bildeten? 204
Die Natur der Materie - warum gibt es Elementarteilchen? 204
Das Geheimnis der Biologie - was ist Leben? 205
Die Entstehung des Lebens - wie entstand die erste Zelle? 206
Leben außerhalb der Erde - wo entsteht Leben und wie breitet es
sich im Weltall aus? 207
Außerirdische Zivilisationen - gibt es intelligentes Leben außerhalb
der Erde? 208
Unendliche Synthese - sind Leben und Kultur sterblich? 210

Namensliste 213

Ausgewählte Literatur 215