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Wie die Natur funktioniert: die Grunddynamik lebender Systeme

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Lebende Organismen bestehen aus lebenden Zellen. (10) Die einfachsten Organismen, wie etwa Bakterien, bestehen aus einer einzigen Zelle, aber es gibt auch Pflanzen und Tiere mit Millionen und Billionen unterschiedlichen und spezialisierten Zellen, die vielfältige Gewebe und Organe bilden. Doch ob ein Organismus aus einer einzelnen oder aus Myriaden von Zellen besteht, er steht in deutlichem Gegensatz zu seiner unbelebten Umgebung. Jedes Lebewesen zeigt ein hohes Maß an organisierter Komplexität, und jedes schließt eine Vielzahl verschiedener Teile zu einem harmonisch funktionierenden Ganzen zusammen. Eine solche Ordnung gibt es in der unbelebten Natur nicht, und keine ihrer Strukturen kommt dem Organisationsgrad auch nur ansatzweise nahe, den selbst die einfachsten Bakterien aufweisen. Infolge ihrer eindeutigen Strukturierung können Lebewesen zudem den normalen Verlauf ihres Energieflusses ändern. In der unbelebten Welt neigt die Energie dazu, sich zu zerstreuen, und das ziemlich unterschiedslos und ungerichtet. Doch in einem Organismus fließt die Energie anders. Sie wird systematisch absorbiert, gespeichert und dann effizient genutzt, um unzählige präzise Syntheseprozesse anzutreiben, was zu enorm vielfältigen Produkten führt, die den Organismus am Leben erhalten. (11)

Diese Prozesse und die sie in Gang haltenden Energieumwandlungen finden durch viele vielfältige chemische Reaktionen statt. Und wie bei den anderen Merkmalen von Organismen treten die meisten dieser Reaktionen signifikant nur in der belebten Welt auf. Die weitaus meisten laufen niemals in der unbelebten Natur ab, und von denen, die auftreten, laufen die meisten viel zu selten ab, als dass sie die Bedürfnisse des Lebens erfüllen würden. Wenn Organismen darauf warten müssten, dass diese Reaktionen in ihrer normalen Geschwindigkeit auftreten, könnten sie nicht überleben – und wären niemals entstanden. Glücklicherweise und wunderbarerweise verfügen alle Organismen über die Fähigkeit, Reaktionen auszulösen, die in der unbelebten Welt niemals auftreten, und sie können die Häufigkeit der auftretenden Reaktionen enorm erhöhen. Diese Meisterleistungen vollbringen sie dadurch, dass sie spezielle Werkzeuge in Form von Proteinen produzieren. Während viele Proteine als Strukturbestandteile einer Zelle fungieren, fördern andere die Reaktionen als Katalysatoren – Stoffe, die die Interaktion und Transformation anderer chemischer Substanzen ermöglichen, ohne sich dabei selbst zu verändern.

Katalysatoren gibt es zwar auch in der unbelebten Natur, doch in lebenden Zellen kommen sie in weitaus größerer Menge (und Bandbreite) vor. Solche zelleigenen Katalysatoren werden Enzyme genannt, sie machen in einem Organismus die größte Gruppe der Proteine aus. In einer durchschnittlichen Säugetierzelle gibt es rund 3000 davon. (12) Selbst das einfachste Bakterium braucht Hunderte von Enzymen, um zu funktionieren. Ohne Enzyme gäbe es kein Leben auf der Erde.

Darüber hinaus müssen Zellen nicht nur in der Lage sein, Katalysatoren herzustellen, sie müssen das auch selektiv tun. Es ist notwendig, dass sie spezifische Reaktionen nur bei Bedarf hervorrufen – wie es auch notwendig ist, dass sie die zahllosen Syntheseprozesse koordiniert aufrechterhalten. Andernfalls könnten sie bei dem Versuch, genug von den Stoffen herzustellen, auf die sie angewiesen sind, vom Zuviel eines bestimmten Produkts sogar dann überschwemmt werden, wenn sie es brauchen; oder sein Erscheinen (selbst in winziger Menge) könnte sie empfindlich stören, wenn sie es nicht brauchen.

Die bemerkenswerten Prozesse, mittels deren lebende Organismen die benötigten Arten von Enzymen herstellen, und zwar zur jeweils richtigen Zeit, in den richtigen Mengen und an den richtigen Stellen, sind auf eine grundlegende Ordnung angewiesen, die äußerst beständig ist und gleichzeitig eine große Anpassungsfähigkeit ermöglicht. Da die Informationstheorie einen engen Zusammenhang zwischen Information und Ordnung erkennt und Information im Hinblick auf ihre Regelmäßigkeit definiert, überrascht es nicht, dass die Grundlage der Ordnung, die der Stabilität und der Flexibilität der Lebensprozesse zugrunde liegt, ein hervorragendes Informationssystem ist.

Manipulierte Gene – Verdrehte Wahrheit

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