Biologie

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Biologie
Lebenslehre

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Bio|lo|gie [biolo'gi:], die; -:
1. Wissenschaft von der belebten Natur, den Gesetzmäßigkeiten im Ablauf des Lebens von Pflanze, Tier und Mensch:
Biologie studieren, unterrichten.
Zus.: Meeresbiologie, Mikrobiologie.
2. biologische (1) Beschaffenheit (eines Lebewesens):
die Biologie der niederen Tiere, des Menschen.

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Bio|lo|gie ‚Ć©f. 19; unz.‚Ć™ Wissenschaft vom Leben u. von den Lebewesen [<grch. bios ‚ÄěLeben‚Äú + logos ‚ÄěRede, Kunde‚Äú]

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Bio|lo|gie , die; - ‚ÜĎ [-logie]:
1. Wissenschaft von der belebten Natur u. den Gesetzmäßigkeiten im Ablauf des Lebens von Pflanze, Tier u. Mensch.
2. biologische Beschaffenheit im Ganzen:
die B. des menschlichen Körpers.

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Biologie
 
die, -, die Wissenschaft von den Lebewesen (Organismen). Sie untersucht Lebewesen zum einen als ganzheitliche Systeme (Individuen), zum anderen die Untersysteme (Subsysteme) aus denen Lebewesen aufgebaut sind (Molek√ľle, Zellen, Gewebe, Organe) und die √úbersysteme (Supersysteme), die aus mehreren bis vielen Lebewesen bestehen (Sozialgruppen, Populationen, Arten, √Ėkosysteme, die √Ėkosph√§re als Ganzes). Der Grad der Komplexit√§t steigt vom Biomolek√ľl zur √Ėkosph√§re an. Deshalb kann man die Unter- und √úbersysteme der Lebewesen in eine hierarchische Abfolge von einfacheren zu komplexeren Organisationsstufen ordnen. - Seit der erstmaligen Entstehung von Lebewesen werden deren s√§mtliche selbstorganisierten Untersysteme, vom einfachsten Enzym bis zum komplexesten Organ, gem√§√ü des ihnen vererbten genetischen Programms gebildet. Dies ist das bedeutendste Kennzeichen der Lebewesen gegen√ľber unbelebten Gebilden wie Steinen, Kristallen. Die Untersysteme von Lebewesen sind f√ľr sich allein nicht √ľber l√§ngere Zeit lebensf√§hig. Sie bed√ľrfen zu ihrer Aufrechterhaltung bestimmter Wechselwirkungen mit anderen Untersystemen und eines bestimmten Milieus (Umgebungsfaktoren). Auf den Organisationsstufen der Molek√ľle, Zellen, Gewebe und Organe laufen Vorg√§nge ab, die zum ¬ĽLebendigsein¬ę geh√∂ren, deren Gesamtheit ¬Ľdas Leben¬ę (als Gegensatz zu Leblosigkeit) ausmacht. Molek√ľle sind aber zweifellos nicht lebendig. Die einfachste Einheit der man die Systemeigenschaft ¬ĽLeben¬ę (und damit die Bezeichnung ¬ĽLebewesen¬ę) zuordnen kann, ist die Zelle (z. B. ein Bakterium, eine einzellige Alge). Deshalb ist der Forschungsgegenstand der Biologie das Lebewesen (mit √úber- und Untersystemen), nicht etwa das ¬ĽLeben¬ę. Aussagen √ľber das ¬ĽLeben¬ę betreffen eine Metaebene. - Lebewesen bilden R√ľckkoppelungsmechanismen, die die hom√∂ostatische Regulierung des K√∂rpermilieus bewirken, sie bilden aufgrund des Zusammenwirkens von Mutation, Neukombination, Zufall, Umweltbedingungen und nat√ľrlicher Selektion angepasste Merkmale aus (sie sind adaptiert), sie sind reizbar, reaktionsf√§hig, sogar lernf√§hig. Diese spezifischen Qualit√§ten von Lebewesen gibt es nicht in der unbelebten Natur. Um diese lebenstypischen, emergenten Eigenschaften zu erforschen, gen√ľgen die Begriffe und Theorien von Physik und Chemie nicht. - Die zentrale Theorie innerhalb der Biologie ist die auf C. Darwin zur√ľckgehende Theorie von der nat√ľrlichen Selektion. Darwin hat in seinem bahnbrechenden Werk ¬ĽOn the origin of species by means of natural selection¬ę mehrere aufeinander bezogene Theorien ver√∂ffentlicht; verk√ľrzt wird meist nur von der ¬ĽEvolutionstheorie¬ę gesprochen. Sie hat im Laufe der Zeit infolge des Wissenszuwachses zahlreiche Erg√§nzungen und Verfeinerungen erfahren, ihr Kern ist jedoch nach wie vor in Form der heutigen ¬ĽSynthetischen Theorie der Evolution¬ę g√ľltig. Die Theorie liefert die Erkl√§rungsgrundlage, mittels der spezifische Ph√§nomene der Lebewesen wie Individualit√§t, Konkurrenz, Anpassung, Zweckm√§ssigkeit, Populationsschwankungen und Artbildung verst√§ndlich werden. Diese Eigenschaften ergeben sich nicht einfach aufgrund der materiellen Zusammensetzung von Lebewesen sondern aufgrund ihrer (zweckm√§ssigen) Organisation, dem ¬ĽOrganizismus¬ę (L. Bertalanffy, E. Mayr). - Die Biologie erforscht an den Lebewesen zun√§chst aus welchen materiellen Elementen sie bestehen und welche Strukturen daraus gebildet werden. Dies wird sowohl hinsichtlich der stammesgeschichtlichen Entwicklung (Phylogenese) als auch der individuellen Entwicklung (Ontogenese) untersucht. Andererseits werden die Funktionszusammenh√§nge aller erkannten Strukturen auf allen Organisationsstufen untersucht. Daraus leitet die Biologie allgemeine Aussagen √ľber die spezifischen Vorg√§nge in Biosystemen und √ľber die sich zwischen ihnen ergebenden Wechselwirkungen ab. Ein vollst√§ndiger physikalisch-chemischer Reduktionismus wird den Eigenschaften von Biosystemen aber nicht gerecht. Andererseits sind geistige Vorg√§nge wie Denken und Lernen, und geistige ¬ĽFaktoren¬ę wie Ged√§chtnis und Bewusstsein mit den Mitteln der Biologie nicht vollst√§ndig zu erkl√§ren.
 
 Fachrichtungen der Biologie
 
Allgemeine Biologie: Sie behandelt die allen Lebewesen gemeinsamen, grundlegenden Merkmale. Gegenstand der Zellbiologie (Zytologie) sind die Untersuchung von Aufbau und Funktionsabl√§ufen bei Bakterien-, Pflanzen- und Tierzellen (einschlie√ülich menschlicher Zellen). In der Ultrastrukturforschung geht sie √ľber in die Molekularbiologie, die alle in Lebewesen vorkommenden Molek√ľle untersucht und ihrerseits eine Unterdisziplin der Biochemie ist. Eine enge Beziehung zur Zellbiologie hat die Histologie (Gewebelehre). Sie erforscht die Eigenschaften von Verb√§nden gleichartig differenzierter Zellen. Die Genetik (Erbbiologie) erforscht, welche Strukturen an Vererbungsvorg√§ngen beteiligt sind und welche Gesetzm√§√üigkeiten dabei auftreten. Die Physiologie untersucht Stoffwechselabl√§ufe und deren biologische Funktionen. Man kann sie nach Organismengruppen untergliedern (Pflanzenphysiologie, Tierphysiologie, Humanphysiologie) und nach funktionellen Gesichtspunkten (Ern√§hrungsphysiologie, Neurophysiologie, Sinnesphysiologie usw.). Die Biophysik erforscht physikalische und physikochemische Erscheinungen in Biosystemen. Sie ist eine junge Disziplin, die Erkenntnisse und Verfahren aus Physik und Chemie mitverwendet. Die Bionik ist ein anwendungsorientiertes Fachgebiet. Ein bekanntes Beispiel daraus ist der ¬ĽSelbstreinigungseffekt¬ę der Lotospflanze; es wird daran gearbeitet, f√ľr Ger√§teoberfl√§chen eine √§hnlich strukturierte Oberfl√§che wie die des Lotosblattes zu konstruieren. Die Biomechanik untersucht an Lebewesen die Anatomie (innerer Bau) und die Eidonomie (√§u√üerer Bau, Gestalt), unter technischen Gesichtspunkten werden organismische Konstruktionen analysiert, z. B. die str√∂mungsg√ľnstige K√∂rpergestalt und K√∂rperoberfl√§che eines Haifisches. Die in der Homologieforschung, der Pal√§ontologie sowie der Biogeographie gesammelten Daten werden u. a. von der Evolutionsforschung als Grundlagen verwendet. Sie nutzt daneben neueste Verfahren aus der Genetik (Sequenzstammb√§ume). - Spezielle Biologie: Sie erforscht Organismengruppen. Untersucht werden morphologische, biochemische, physiologische, genetische und √∂kologische Eigenschaften der jeweiligen Organismengruppe (Taxon). Es wird versucht, deren Stammesgeschichte und ihre Verwandtschaftsverh√§ltnisse aufzukl√§ren. Urspr√ľnglich wurden nur Botanik und Zoologie unterschieden. Die Zoologie ist die wissenschaftliche Tierkunde. Einige ihrer Teilgebiete sind auf das Tierreich begrenzte Disziplinen der Allgemeinen Biologie, was auch der Name ausdr√ľckt, z. B. Tierphysiologie. Auch in der Botanik, der Mykologie und der Bakteriologie werden die allgemeinen Fachgebiete taxonspezifisch bearbeitet. Andere Fachgebiete betreffen zoologische Besonderheiten: Die Ethologie (Verhaltensforschung) untersucht tierisches und menschliches Verhalten und dessen Grundlagen, die Entwicklungsbiologie erforscht die Mechanismen und Regeln der Individualentwicklung. Dazu geh√∂ren auch alle Fachgebiete, die ausdr√ľcklich Teilgruppen des Tierreichs erforschen z. B. Arachnologie (Spinnenkunde), Entomologie (Insektenkunde), Ornithologie (Vogelkunde), Herpetologie (Reptilienkunde) usw. Man k√∂nnte die Erforschung jedes Stammes, jeder Klasse, Ordnung oder Familie des Tierreiches zu einer eigenen zoologischen Unterdisziplin erkl√§ren. (So w√§re auch mit Pflanzen, Pilzen und Bakterien zu verfahren.) Weil viele Teilgebiete der Zoologie sehr eng miteinander verflochten sind, wurden mehrere neue Disziplinen begr√ľndet, die innerhalb der Zoologie √ľbergreifende Fragen bearbeiten: z. B. die Etho√∂kologie, die Soziobiologie, die Populationsgenetik und die Funktionsmorphologie. In der (zoologischen) Systematik und Taxonomie werden die Ergebnisse aller zoologischen Teildisziplinen ber√ľcksichtigt. - Die Botanik ist die wissenschaftliche Pflanzenkunde. Sie hat ihre Wurzeln in der Heilpflanzenkunde und hat heute noch enge Verbindung zur Pharmazie. Auch die Botanik hat Teildisziplinen, die aus der Allgemeinen Biologie abgeleitet sind. Die Pflanzenphysiologie erforscht die Entwicklung, das Wachstum, den Stoffwechsel und die Bewegungen von Pflanzen sowie ihren Stoffaustausch mit der Umwelt. Entsprechend ist sie in weitere Fachrichtungen untergliedert: Entwicklungsphysiologie, Stoffwechselphysiologie, Reizphysiologie. Die Vegetationsgeographie untersucht die Verbreitung der Pflanzen auf der Erde und welche biotischen und abiotischen Faktoren (Klima, Boden) daf√ľr ausschlaggebend sind. Die Geobotanik steht der √Ėkologie nahe. Sie untersucht Standort- und Konkurrenzfaktoren. Die Pflanzensoziologie erforscht, wie Pflanzengesellschaften zusammengesetzt sind, unter welchen √∂kologischen Bedingungen sie entstehen und wie sie sich zeitlich-r√§umlich entwickeln. Auch in der Botanik gibt es Disziplinen, die sich mit einzelnen Taxa befassen, z. B. Algologie (Algenkunde), Bryologie (Mooskunde), Lichenologie (Flechtenkunde). Die Mikrobiologie ist das Fach, welches alle mikroskopisch kleinen Organismen und die Viren erforscht. Es ist entsprechend in die Fachgebiete Virologie, Bakteriologie, Phycologie, Protozoologie und Mykologie unterteilt. Ein √ľbergreifendes Fach - das einzige, das sich auf einen Lebensraum bezieht - ist die Meeresbiologie. Sie erforscht alle im Meer lebenden Organismen nach allen Fragestellungen der Allgemeinen und der Speziellen Biologie. Die Biologie hat enge Beziehungen zu Nachbarwissenschaften. Einige wissenschaftliche Disziplinen sind Synthesen der Biologie mit anderen Wissenschaften, z. B. √Ėkologie und Anthropologie, andere sind auf Nutzanwendungen hin orientiert, z. B Agrarwissenschaft, Forstwissenschaft, Fischereiwissenschaft, Tiermedizin, Limnologie, Hydrologie.
 
 Geschichte der Biologie
 
In der griechischen Antike wurden zwei kontroverse Standpunkte zum Ph√§nomen ¬ĽLeben¬ę vertreten: Der Philosoph Demokrit (* um 460, ‚úĚ 375 v. Chr.) vertrat die Lehre des Monismus, wonach die Welt von einer einheitlichen, n√§mlich materiellen Grundbeschaffenheit sei. Er ging davon aus, dass Lebewesen rein stofflich zu erkl√§ren seien. Platon (* 427, ‚úĚ 348 v. Chr.) dagegen vertrat die Position des Dualismus, wonach zwei wesensverschiedene Entit√§ten, bei ihm die Welt der Ideen und die Welt der Wirklichkeit, nebeneinander existierten. Er nahm an, dass Lebewesen sowohl aus Materie als auch aus einem immateriellen Geist best√ľnden. Aristoteles (* 384, ‚úĚ 322 v. Chr.) deutete die Welt teleologisch: Er vermutete, dass eine lenkende Kraft, die er ¬ĽEntelechie¬ę nannte, die Ursache f√ľr die Entstehung der Lebewesen sei. In allen sp√§teren idealistischen Deutungen, z. B. im Vitalismus, wurden diese Vorstellung und dieser Begriff beibehalten. Aristoteles nahm an, dass durch einen Vorgang, den er ¬ĽUrzeugung¬ę nannte, st√§ndig neue Lebewesen hervorgebracht w√ľrden. Er vermutete, dass aus leblosem Schlamm Fische und Insekten entstehen konnten. Aristoteles ist der erste, von dem eine systematische Darstellung der Tierwelt bekannt ist. Er unterschied ¬Ľblutbesitzende¬ę und ¬Ľblutlose¬ę Tiere und beschrieb mehr als 400 Tierarten. Diese Arbeiten trugen ihm den Ruf ein, der Begr√ľnder der Zoologie zu sein. Sein bedeutendster Sch√ľler war Theophrast (* 372, ‚úĚ 287 v. Chr.), der u. a. √ľber 500 Pflanzenarten beschrieb und deshalb als Begr√ľnder der Botanik gilt. Plinius der √Ąltere (* 23, ‚úĚ 79 v. Chr.) hat das zeitgen√∂ssische Wissen √ľber die ¬ĽNaturgeschichte¬ę in 37 B√§nden zusammengefasst. Vom griechisch-r√∂mischen Arzt und Philosophen Galen (vermutlich * 129, ‚úĚ 199 n. Chr.) ist bekannt, dass er Tiere sezierte und ihr Harnleitungssystem sowie das Herz untersuchte. Bis ins 17. Jahrhundert war er die Autorit√§t, deren Lehren die Grundlage der √§rztlichen K√ľnste in der gesamten christlichen Welt waren. Heute noch wird ein Teilgebiet der Pharmazie ihm zu Ehren als ¬ĽGalenik¬ę bezeichnet (Lehre von den nat√ľrlichen Heilmitteln). Galen vertrat den Psychovitalismus, der Lebewesen als Entfaltung eines geistigen Prinzips betrachtete. Dieses Prinzip bezeichnete Galen mit den lateinischen und griechischen Begriffen f√ľr Geist: ¬Ľspiritus¬ę und ¬Ľpneuma¬ę. Die meisten B√ľcher antiker Autoren sind im Laufe des Mittelalters verlorengegangen. In arabischen L√§ndern blieben einige Werke erhalten, und Autoren wie Avicenna (* 980, ‚úĚ 1037) und Averroes (* 1126, ‚úĚ 1198) berufen sich darauf. Auch Albertus Magnus (* 1200, ‚úĚ 1280) bezieht sich auf Arbeiten von Aristoteles. Bis zur Renaissance hatten Naturforscher sich √ľberwiegend darauf beschr√§nkt, Lebewesen zu beobachten und √§u√üerlich zu vergleichen. Erst dann begann man, das Innere von Lebewesen zu erforschen. Leonardo da Vinci (* 1452, ‚úĚ 1519) fand die Erkl√§rung f√ľr das Zusammenwirken von Muskulatur und Skelett, indem er Leichen sezierte. Noch in der fr√ľhen Neuzeit hielten weltber√ľhmte Forscher wie R. Descartes (* 1596, ‚úĚ 1650) und I. Newton (* 1643, ‚úĚ 1727) die von Aristoteles postulierte Urzeugung f√ľr m√∂glich. Eine h√∂chst bedeutsame Erkenntnis blieb seinerzeit unbeachtet: Der Franzose P. Belon (* 1517, ‚úĚ 1564) hatte beim Vergleich der Skelette eines Vogels und eines Menschen festgestellt, dass diese einander ¬Ľentsprechende¬ę Teile aufwiesen (Sch√§del, Rippen, Becken, ein Oberarmknochen, zwei Unterarmknochen, mehrere Hand- und Fingerknochen usw.). Ihm war offenbar als erstem eine gewisse √Ąhnlichkeit im Bauplan von Mensch und Vogel aufgefallen. Solche √Ąhnlichkeiten oder Entsprechungen werden heute in der Biologie als ¬ĽHomologien¬ę bezeichnet und sind wichtige Kriterien zur Rekonstruktion von Stammb√§umen und Verwandtschaftsbeziehungen. Erst 300Jahre sp√§ter, zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden diese Zusammenh√§nge definiert. Zu den historisch bedeutenden Werken der Zoologie in der fr√ľhen Neuzeit geh√∂rt die von C. Gesner (* 1516, ‚úĚ 1565) verfasste ¬ĽHistoria animalium¬ę. Darin wurden u. a. die seit der Antike entdeckten Tierarten beschrieben. Der Engl√§nder W. Harvey (* 1578, ‚úĚ 1657) erkannte als erster den menschlichen Blutkreislauf und ver√∂ffentlichte seine Entdeckung im Jahr 1628. Zu jener Zeit war die Physik bereits die dominierende Wissenschaft und die Mechanik war ihr erfolgreichstes Teilgebiet. Harveys Entdeckung wurde als ein mechanisches System aus Pumpe und R√∂hren aufgefasst und man sah darin eine Best√§tigung des Dogmas: Alles ist Mechanik. Aus damaliger Sicht erschien es als berechtigt, Lebenserscheinungen auf Physik zu reduzieren. Aristoteles Urzeugung wurde nach wie vor als Erkl√§rung f√ľr die Herkunft der Lebewesen akzeptiert. Die Widerlegung dieser Idee hatte der Italiener F. Redi (* 1626, ‚úĚ 1698) aber bereits 1650 geliefert. Er hatte gezeigt, da√ü die an faulem Fleisch auftretenden ¬ĽW√ľrmer¬ę aus Fliegeneiern entstanden: Es waren Fliegenlarven. Daraufhin formulierte er 1668 den Widerspruch zu Aristoteles: ¬ĽOmne vivum ex ovo¬ę (¬ĽAlles Leben kommt aus dem Ei¬ę), aber diese Erkenntnis wurde nicht angenommen. Die erste Beobachtung von Bakterien und Einzellern gelang im Jahr 1675 dem Niederl√§nder A. van Leeuwenhoek (* 1632, ‚úĚ 1723) mit einem von ihm selbst entworfenen Mikroskop. Der Engl√§nder J. T. Needham (* 1713, ‚úĚ 1781) hatte um 1750 festgestellt, dass Mikroben auch in Fl√ľssigkeiten auftraten, die man gekocht hatte. Dies wurde als Beweis daf√ľr angesehen, dass zumindest solche Kleinstlebewesen durch Urzeugung entst√ľnden und dass Aristoteles im Prinzip Recht hatte. Ins Wanken kam die Urzeugungstheorie erst, nachdem der Italiener L. Spallanzani (* 1729, ‚úĚ 1799) gezeigt hatte, dass in Gef√§√üen, die w√§hrend des Kochens verschlossen gehalten wurden, keine Mikroben auftraten. Spallanzani hat damit beinahe die Arbeiten des Franzosen L. Pasteur (* 1822, ‚úĚ 1895) vorweggenommen. Dieser widerlegte die Idee von der Urzeugung eindeutig und endg√ľltig und hielt dagegen: ¬ĽOmne vivum ex vivo¬ę (¬ĽAlles Leben entsteht aus Leben¬ę). Bis gegen Ende des 18. Jahrhunderts herrschte die Vorstellung, dass entweder in den Eizellen oder in den Spermazellen kleine Embryonen vorgebildet seien, die dann wuchsen. Man nannte dies die ¬ĽPr√§formationstheorie¬ę. Der Nachweis, dass dies nicht zutraf, gelang dem deutschen Forscher C. F. Wolff (* 1733, ‚úĚ 1794). Er erkannte, dass sich die Embryonen aus zun√§chst undifferenzierten Zellen entwickeln. F√ľr die Taxonomie waren die Arbeiten des schwedischen Naturforschers C. von Linn√© (* 1707, ‚úĚ 1778) von besonderer Bedeutung. In seinem Buch ¬ĽSystema naturae¬ę (1735) beschrieb er alle damals bekannten Pflanzen- und Tierarten und f√ľhrte das Prinzip der bin√§ren Nomenklatur ein: Jede Art erh√§lt einen zweiteiligen Namen, dessen erster Teil der Name der Gattung (z. B. Canis) und dessen zweiter Teil ein artspezifischer Zusatz (z. B. lupus) ist. Der vollst√§ndige zweiteilige Name ¬ĽCanis lupus¬ę bezeichnet den Wolf. Dieses Prinzip der Namengebung gilt bis heute, und trotz mancher Umbennennungen tragen noch immer viele Arten den wissenschaftlichen Namen, den ihnen seinerzeit Linn√© gegeben hatte. Eine weitere bedeutende Neuerung war, dass Linn√© alle bekannten Arten in einem hierarchischen System anordnete, so dass erstmals ein System vorlag, welches (vermutete) verwandtschaftliche Verh√§ltnisse zwischen den Arten aufzeigte. F√ľr den Beginn der biochemischen Forschung war ein Versuch des deutschen Chemikers F. W√∂hler (* 1800, ‚úĚ 1882) von √ľberragender Bedeutung: Es gelang ihm im Jahr 1828, ein organisches Molek√ľl, den Harnstoff, aus einem anorganischen Ausgangsstoff, dem Ammoniumcyanat, zu synthetisieren. Damit war ihm der Beweis gelungen, dass eine chemische Verbindung, die typischerweise in einem Organismus gebildet wird, und die deshalb bisher als ¬Ľlebenstypisch¬ę galt, aus einer unbelebten Substanz erzeugt werden kann. Allen vitalistischen Theorien war damit endg√ľltig die Grundlage entzogen. √Ąhnlich bedeutend war das von dem Amerikaner S. L. Miller im Jahr 1953 ausgef√ľhrte Experiment: Er simulierte die vermutete Zusammensetzung der Uratmosph√§re der Erde, indem er Wasser, Methan, Wasserstoff und Ammoniak mischte und in dieses Gemisch simulierte Blitze (elektrische Funkenentladungen) einschlagen lie√ü. Die dabei entstandenen Gase wurden in einer w√§ssrigen Phase abgefangen. Darin fand Miller nach mehreren Versuchszyklen einfache organische Verbindungen wie Ameisens√§ure, Essigs√§ure, Harnstoff sowie mehrere Aminos√§uren wie Glycin, Alanin und Asparagins√§ure. Miller hatte damit gezeigt, dass unter Bedingungen, wie sie auf der Urerde geherrscht hatten, Bausteine des Lebens entstanden sein konnten. Millers Experiment galt bis vor kurzer Zeit als Nachweis daf√ľr, wie die Entstehung einfacher organischer Verbindungen auf der Erde abgelaufen sei. Seit 1998 muss auch eine Alternative ernst genommen werden: C. Huber und G. W√§chtershauser ver√∂ffentlichten in jenem Jahr die Ergebnisse eines Experiments, wonach organische Substanzen auch an untermeerischen Vulkanen entstehen k√∂nnen, indem austretende Gase wie Schwefelwasserstoff und Kohlenmonoxid mit dort vorhandenen Mineralien, z. B. Eisensulfid, reagieren. Demnach erscheint es als m√∂glich, dass die Bildung einfacher Bausteine f√ľr Lebewesen nicht vor mehreren Milliarden Jahren abgeschlossen wurde, sondern ein rezenter Vorgang ist. - √úber Herkunft und Entfaltung der Lebewesen auf der Erde war seit dem 18. Jahrhundert immer wieder spekuliert worden. Zu jener Zeit galt der Franzose G. Baron de Cuvier (* 1769, ‚úĚ 1832) als die Autorit√§t unter den Naturforschern. Dass zahlreiche Arten ausgestorben waren, galt als gesichert, denn man hatte in aufeinanderfolgenden geologischen Schichten ganz unterschiedliche Fossilien gefunden. Cuvier erkl√§rte dies damit, dass gewaltige Naturkatastrophen auf einen Schlag Tier- und Pflanzengruppen ausgel√∂scht h√§tten (Katastrophentheorie). Anschlie√üend habe es eine Neusch√∂pfung gegeben. Den Gedanken, dass Arten sich wandeln, allm√§hlich ineinander √ľbergehen k√∂nnten, wies er zur√ľck. J.-B. Lamarck (* 1744, ‚úĚ 1829) war der erste, der eine Theorie ver√∂ffentlichte, wonach es eine stammesgeschichtliche Entwicklung gegeben habe. Erdgeschichtlich j√ľngere Arten sollten demnach von √§lteren Arten abstammen (Deszendenztheorie). Als Erkl√§rung f√ľr die im Laufe der Abstammungsfolge ver√§nderten Merkmale postulierte Lamarck, dass Arten erworbene Eigenschaften vererben k√∂nnten (Lamarckismus). Diese Erkl√§rung ist falsch, und leider wird Lamarck meist nur in diesem Zusammenhang erw√§hnt. Sein gro√ües Verdienst ist jedoch, dass er als erster eine Theorie vorlegte, die die √Ąhnlichkeiten zwischen verschieden alten Arten als Folge allm√§hlicher Umwandlungen erkl√§rte. Damit hatte er die Vorstellung von einer allm√§hlichen Evolution der Lebewesen ausgedr√ľckt. C. Darwin (* 1809, ‚úĚ 1882) und A. R. Wallace (* 1823, ‚úĚ 1913) entwickelten unabh√§ngig voneinander jeweils eine Theorie zur nat√ľrlichen Selektion. Diese geistige Leistung stellte einen Wendepunkt in der Geschichte der Biologie dar. Darwin hatte seine Theorie bereits 1837 in Notizb√ľchern festgehalten. Im Jahr 1844 hatte er ein Manuskript dar√ľber angefertigt, wagte jedoch nicht, diesen umw√§lzenden Gedanken zu ver√∂ffentlichen. Wallace hatte im Malaiischen Archipel geforscht und unabh√§ngig von Darwin ebenfalls eine Theorie zur Ver√§nderlichkeit und Entstehung der Arten aufgestellt. Sein Manuskript schickte er mit der Bitte um Begutachtung an Darwin, der damals in England schon ein bekannter Biologe war. Der Geologe C. Lyell und der Biologe T. H. Huxley dr√§ngten Darwin nun, seine eigene Theorie zu ver√∂ffentlichen. Am 1. 7. 1858 trugen dann beide, Darwin und Wallace, auf einer Sitzung der Royal Society in kurzen Referaten ihre √úberlegungen vor. Wallace erkannte an, dass Darwin seine Theorie der nat√ľrlichen Selektion vor ihm entworfen hatte. Zu Ehren Darwins pr√§gte Wallace f√ľr die neue Lehre den Begriff ¬ĽDarwinismus¬ę. Darwins epochales Werk ¬ĽOn the origin of species¬ę wurde 1859 ver√∂ffentlicht. Darwin war sich √ľber die weltanschauliche Bedeutung seiner Theorie im klaren und hatte seine Formulierungen sehr sorgsam gew√§hlt. Neben der eigentlichen Selektionstheorie hatte er weitere Theorien, die zu ihrem Umfeld geh√∂ren, aufgestellt. Meist wird aber nur von der Selektionstheorie (Theorie von der nat√ľrlichen Auslese) gesprochen, die oft auch als ¬ĽEvolutionstheorie¬ę bezeichnet wird. Die neue Lehre, der Darwinismus, wurde vor allem in England und in Deutschland mit gro√üer Zustimmung aufgenommen. In England waren T. H. Huxley (* 1825, ‚úĚ 1895) und der Botaniker J. D. Hooker (* 1817, ‚úĚ 1911) Verfechter des Darwinismus, in Deutschland waren es E. Haeckel (* 1834, ‚úĚ 1919), F. Rolle (* 1827, ‚úĚ 1887) und A. Weismann (* 1834, ‚úĚ 1914). Ende des 19., Anfang des 20. Jahrhundertsleiteten mehrere Entwicklungen die Ausweitung der Vererbungsforschung ein, die sp√§ter zur Genetik weiterentwickelt wurde. Die 1865 von G. Mendel (* 1822, ‚úĚ 1884) ver√∂ffentlichten Vererbungsregeln waren nicht weiter beachtet worden. Im Jahr 1900 formulierten C. Correns (* 1864, ‚úĚ 1933), E. Tschermak (* 1871, ‚úĚ 1962) und H. de Vries (* 1848, ‚úĚ 1935) unabh√§ngig voneinander diese Regeln wieder. In den Jahren 1884-88 hatten O. Hertwig (* 1849, ‚úĚ 1922), E. Strasburger (* 1844, ‚úĚ 1912), R. von K√∂lliker (* 1817, ‚úĚ 1905) und Weismann den Zellkern als Tr√§ger der Erbsubstanz identifiziert. W. Sutton und T. Boveri (* 1862, ‚úĚ 1915) stellten 1902 die Theorie auf, dass die Chromosomen (damals noch als Kernschleifen bezeichnet) die Tr√§ger der Erbanlagen seien. W. Bateson (* 1861, ‚úĚ 1926) pr√§gte im Jahr 1905 den Begriff ¬ĽGenetik¬ę. Der Streit dar√ľber, welcher der in den Chromosomen enthaltenen Bestandteile - Proteine oder Desoxyribonucleins√§ure (DNA) - die Erbinformation enthalte, wurde 1952 entschieden: A. D. Hershey (* 1908, ‚úĚ 1997) und M. Chase wiesen nach, dass es die DNA ist. Die Aufkl√§rung der DNA-Struktur war ein weiterer Meilenstein in der biologischen Forschung. 1953 entwarfen F. H. Crick und J. D. Watson nach langen √úberlegungen, wie sie die inzwischen bekannten Bestandteile der DNA und die Bilder der R√∂ntgenstrukturanalyse dieses Molek√ľls in Beziehung zu setzen h√§tten, das richtige Modell: die Doppelhelix. Im Jahr 1958 stellten sie das zentrale Dogma der Molekulargenetik auf: Genetische Information wird von der DNA zur RNA und von dort zum Protein √ľbertragen. (Eine Einschr√§nkung musste das zentrale Dogma der Molekulargenetik 1970 hinnehmen: H. M. Temin und D. Baltimore entdeckten die Retroviren, die mittels des Enzyms reverse Transkriptase aus einem RNA-Einzelstrang einen DNA-Doppelstrang synthetisieren k√∂nnen.) Das Zuordnungssystem zwischen den Basentripletts der m-RNA und den Aminos√§uren wurde von H. G. Khorana, M. W. Nirenberg und S. Ochoa in den Jahren 1961-66 aufgekl√§rt. Es hat sich eingeb√ľrgert, dieses Zuordnungssystem den ¬Ľgenetischen Code¬ę zu nennen. (Der Begriff ¬ĽCode¬ę ist aus der Linguistik entliehen und bezeichnet dort ein Zuordnungssystem zwischen zwei Gruppen k√ľnstlicher Zeichen.) Seit Darwins Zeit hat es einen enormen Zuwachs an Wissen in allen Teildisziplinen der Biologie und in angrenzenden Fachgebieten gegeben. Neue Erkenntnisse und Theorien aus Populationsgenetik, √Ėkologie, Biogeographie, Pal√§ontologie und Phylogenetik wurden in die Evolutionslehre aufgenommen. E. Mayr, G. Simpson, B. Rensch und T. Dobzhansky haben - neben anderen - entscheidend dazu beigetragen. Sie entwickelten die Evolutionslehre weiter zur neuen ¬ĽSynthetischen Evolutionstheorie¬ę, ver√∂ffentlicht von Dobzhansky im Jahr 1937. Sie ist eine Weiterentwicklung des Darwinismus und beruht auf dessen grunds√§tzlichen Aussagen. Ein wichtiger Schritt der Erkenntnis √ľber die Organisation der Eukaryotenzelle war die Endosymbiontenhypothese, ver√∂ffentlicht von L. Margulis 1971. Schon 1883 hatte A. F. W. Schimper beschrieben, dass Plastiden nur durch Teilung aus sich selbst hervorgehen. Die Endosymbiontenhypothese besagt, dass in organellenfreie Zellen, die aber schon die f√ľr Eukaryoten typischen Organisationsmerkmale aufwiesen (¬ĽUrkaryoten¬ę), urspr√ľnglich freilebende Einzeller als Symbionten aufgenommen wurden. Aus diesen sollen sich die heute als Plastiden und Mitochondrien bezeichneten Organellen entwickelt haben. Inzwischen liegen zahlreiche Daten vor, die die Endosymbiontenhypothese st√ľtzen. Weitere Meilensteine in der Entwicklung der Biologie waren die von Khorana durchgef√ľhrte erste Totalsynthese eines Gens (1970) und die Entdeckung der Restriktionsenzyme (um 1970). Dies markierte den Beginn der Gentechnologie (Gentechnik, molekulare Biotechnologie). Im Jahr 1973 zeigten Cohen und Boyer, dass DNA-Ketten, die aus Restriktionsfragmenten verschiedener Organismen zusammengesetzt worden waren, √ľber Artengrenzen hinweg in fremde Genome eingebaut werden. Translation und Transkription dieser Ketten erfolgen in v√∂llig normaler Weise. Dieses Verfahrensprinzip wird heute u. a. in der Pharmaindustrie angewendet. So wurde Bakterien das menschliche Insulin-Gen eingebaut, und man kann Insulin nun schneller, in gr√∂√üeren Mengen, reiner und billiger erzeugen als zuvor. Eine problematische Folge gentechnischer Manipulationen k√∂nnen unerw√ľnschte Gentransfers sein. Ein Standardverfahren ist heute die DNA-Sequenzierung, die 1976 von M. Gilbert und F. Sanger entwickelt wurde. Ihre verfeinerten Versionen werden zur Sequenzierung ganzer Genome verwendet, so auch im ¬ĽHuman Genom Projekt¬ę, mit dem das menschliche Genom vollst√§ndig erfasst werden soll. Das erste, im Jahr 2001 ver√∂ffentlichte Ergebnis dieses Projektes zeigte, dass das menschliche Genom etwa 30 000-40 000 Gene umfasst. Die Sequenzierungstechnik wird heute auch au√üerhalb der Biologie verwendet, z. B. in der Kriminalistik. Geringste Spuren von DNA-haltigem K√∂rpermaterial (Blutfleck, Spermafleck, Haare mit Hautzellen usw.) gen√ľgen, um eine DNA-Sequenz zu erstellen, die mit der Sequenz eines Tatverd√§chtigen verglichen werden kann. - Von h√∂chster Bedeutung war die Entwicklung der Polymerase-Kettenreaktion durch K. B. Mullis (1983), mittels der DNA-Str√§nge in-vitro vervielf√§ltigt werden k√∂nnen. Die verfeinerten molekularbiologischen Methoden, insbesondere die Sequenzierungstechnik, haben seit den 1980er Jahren auch in den klassischen Gebieten Systematik und Taxonomie f√ľr zum Teil erhebliche Ver√§nderungen des Kenntnisstands und der Theorien gef√ľhrt. Anhand der Austauschh√§ufigkeiten von Nucleotiden und Aminos√§uren haben Molekularbiologen und Taxonomen Sequenzstammb√§ume aufgestellt, die teilweise erheblich andere verwandtschaftliche Verh√§ltnisse ausweisen als die mit der klassischen Methode (Pal√§ontologie und Homologieforschung) aufgestellten Stammb√§ume. - In den letzten Jahren des ausgehenden 20. Jahrhunderts begann ein Wettlauf um die Klonierung von Lebewesen. 1997 wurde der Welt√∂ffentlichkeit ein geklontes Schaf (¬ĽDolly¬ę) vorgestellt, 1998 kamen geklonte K√§lber und geklonte M√§use zur Welt. Im Fr√ľhjahr 2001 verk√ľndete ein italienischer Arzt, er wolle demn√§chst einen Menschen klonen. Solche Aktivit√§ten und Ank√ľndigungen haben eine breite √∂ffentliche Diskussion ausgel√∂st. Die Bef√ľrworter des Klonens verweisen insbesondere auf die Aussicht, f√ľr gesch√§digte menschliche Organe Ersatzorgane anbieten zu k√∂nnen, gegen die es keine Absto√üungsreaktion geben w√ľrde. In diesem Zusammenhang wurde der Begriff ¬Ľtherapeutisches Klonen¬ę gepr√§gt. - Die Diskussion √ľber Verfahren wie Gentransfer, Klonen und vorgeburtliche (pr√§natale) Diagnostik betrifft vor allem ethische Argumente, sie ist Teil der Bioethik.
 
 
J. von Uexk√ľll: Theoret. B. (1920, Neuausg. 1973);
 L. von Bertalanffy: Theoret. B., 2 Bde. (1932-42; Bd. 2 Bern 21951);
 R. Demoll: Der Wandel der biolog. Anschauungen in den letzten 100 Jahren (1932);
 F. S. Bodenheimer: The history of biology (London 1958);
 C. J. Singer: A history of biology (ebd. 31959);
 A. Meyer-Abich: Geistesgeschichtl. Grundlagen der B. (1963);
 E. Ungerer: Die Erkenntnisgrundl. der B., in: Hb. der B., hg. v. F. Gessner, Bd. 1, Tl. 1 (1965);
 C. S. Hammen: Quantitative B. (a. d. Engl., 1975);
 F. M. Wuketits: Wissenschaftstheoret. Probleme der modernen B. (1978);
 H. Mohr: Biolog. Erkenntnis. Ihre Entstehung u. Bedeutung (1981);
 E. Mayr: Die Entwicklung der biolog. Gedankenwelt (a. d. Engl., 1984);
¬†I. Jahn: Grundz√ľge der Biologiegesch. (Jena 1990);
 
Allgemeine B., bearb. v. E. G√ľnther u. a., hg. v. E. Libbert (71991);
 
B. Ein Lb., hg. v. G. Czihak u. a. (51993);
 E Mayr: ... und Darwin hat doch Recht. (a. d. Engl., 21995);
 E. Mayr: Das ist B. Die Wiss. des Lebens (a. d. Engl., 22000).
 

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Bio|lo|gie, die; - [‚ÜĎ-logie]: 1. Wissenschaft von der belebten Natur u. den Gesetzm√§√üigkeiten im Ablauf des Lebens von Pflanze, Tier u. Mensch: er studiert B.; er hat in B. (im Schulfach Biologie) eine Eins. 2. biologische Beschaffenheit im Ganzen: die B. des menschlichen K√∂rpers; Nach Mitteilungen des Tiefbauamtes habe die B. der Kl√§ranlage bisher keine negative Reaktion gezeigt (MM 16. 8. 84, 1).

Universal-Lexikon. 2012.

Synonyme:

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