Collegium Alexandrinum

der Universität Erlangen-Nürnberg

- Wissenschaft für die Öffentlichkeit -

Sommersemester 2007

Themenschwerpunkt „Wasser“

Vortrag am Donnerstag, dem 19. Juli 2007 im Collegium Alexandrinum

Ort: Aula im Schloß, Schloßplatz 4, Erlangen

Zeit: 20.15 Uhr

„Wasser und Leben“

Prof. Dr. Karl Knobloch

Nürnberg

Im Wasser hat sich das Leben auf unserer Erde entwickelt. Dort wurde die dazu erforderliche Information in Abfolgen von dafür geeigneten Molekülen zusammengestellt. Und mit Energie aus der Umgebung wurde Materie gestaltet zu Strukturen, die sich selbst erhalten, ihre Baupläne speichern, sie vervielfältigen und vererben können.

Bei allen während der Evolution entstandenen Formen des Lebens, bei Mikroben, Pilzen, Pflanzen und Tieren, ist für deren Erhalt - durch Stoffwechsel, Wachstum und Fortpflanzung - das Wasser als tragendes Medium grundlegende Voraussetzung. - Auch Lebensformen besonderer Art, wie sie vielgestaltig vorkommen in extremen, etwa sauerstoffarmen oder besonders trockenen Gebieten, auch in ökologischen Nischen als salz-, säure- und hitzebeständige Organismen, alle benötigen sie Wasser für vielfältige und auch spezifische Lebensprozesse.

Grüne Pflanzen holen sich aus dem Wasser geeignete Mineralien zum Aufbau ihrer Struktur und erzeugen die dafür benötigte Energie, indem sie in den grünen Blättern Lichtenergie einsammeln und diese mit Enyzm-Protein in nutzbare chemische Energie umsetzen. Im Licht werden dazu die Wassermoleküle gespalten und mit dem Kohlendioxid der Luft zu Kohlenhydrat verbunden, wobei gleichzeitig aus dem Wasser Sauerstoff frei wird. Die so als autotroph bezeichneten Pflanzen produzieren damit energiereiche Nahrung für die Lebewesen, welche Lichtenergie nicht nutzen können und auf pflanzliche und tierische Nahrung angewiesen sind. Diese heterotrophen Lebensformen gewinnen Energie für ihre Lebensprozesse durch die Sauerstoff-abhängige Veratmung ihrer organischen Nahrung, wobei als Endprodukte wieder Kohlendioxid und Wasser entstehen.

Weltweit treiben Photosynthese und Atmung diese ineinander greifenden Kreisläufe. Jährlich werden so unvorstellbar grosse Mengen an Wasser und Kohlendioxid (1,8 x 10¹⁷g als C) aus der Umwelt in den Zellstoffwechsel eingebracht. Während der Evolution haben sich diese Materie- und Energie-Kreisläufe, verknüpft mit den anderen Lebensvorgängen, harmonisch ausgestaltet. - Da hat der Mensch eingegriffen, und das Gleichgewicht ist nicht mehr da. -

In allen Lebensformen wird andauernd, und an vielen Orten in jeder Zelle durch molekulares Geschehen, ein für alle energiebedürftigen Lebensvorgänge benötigtes energiereiches Phosphat-Molekül gebildet. Bei Knüpfung solch einer energiereichen Verbindung wird Wasser frei gesetzt. Durch Einlagerung von Wasser kann diese Bindung wieder zu den Ausgangsstoffen gelöst und damit die in ihr enthaltene Energie den Lebensprozessen zugeführt werden. Täglich verstoffwechselt der Mensch allein in diesem kleinen, aber grundlegenden Kreislauf auf molekularer Ebene eine seinem Körpergewicht vergleichbare Menge an diesem Energie enthaltenden Molekül mit Hilfe von Wasser. – Diese grundlegenden Lebensprozesse wurden ganz früh schon bei der Evolution der Organismen angelegt und sind so (wie dies für alle bewährten Lebensvorgänge gilt) unverändert übernommen worden bis zur Entwicklung zu den höchsten Formen im Pflanzen- und Tierreich.

Als Organismen begannen, aus dem Wasser kommend, das Festland zu erobern, ergaben sich schnell Zustände mit Wasserknappheit. Hier gelang und gelingt es der Evolution immer wieder, für die jeweiligen Gegebenheiten die interessantesten Lebensformen zu entwickeln, um Versorgungsengpässen für das Leben aus dem Weg zu gehen. -

Wasser wechselt zwischen Ozeanen und Kontinenten, zwischen dem Pflanzen- und Tierreich, zwischen Lebensprozessen bis hin zu grundlegendem Geschehen zwischen Molekülen

Stand: 19. Juli 2007