Download-Service Einsatz im Unterricht
Vorarbeit
- Lernziele: Die Evolution setzt nicht erst mit dem Aufkommen der Artenvielfalt ein. Sie beginnt wesentlich früher mit der Entwicklung biologisch aktiver Moleküle aus unbelebter Materie. Wann, wo und vor allem wie es zu dieser chemischen Evolution und damit zur Geburt des Lebens kam, ist eine offene Forschungsdiskussion mit unterschiedlichen Lösungsansätzen. Die Sendung macht die Schülerinnen und Schüler mit den Grundfragen, den Grundelementen und drei wichtigen aktuellen Thesen der chemischen Evolution (Abiogenese) vertraut.
- Die "RNA-Welt-Hypothese" geht davon aus, dass nicht die DNA, sondern die RNA das erste biologisch aktive Molekül gewesen sein könnte. Die Schülerinnen und Schüler begreifen, warum diese These entwickelt wurde und was für sie spricht.
- Die "Tonmineral-Theorie" nimmt an, dass katalytisch wirksame Tonminerale bei der Entstehung biologisch aktiver Moleküle eine entscheidende Rolle gespielt haben könnten. Im Rahmen dieser Vorstellung gelten heiße Quellen im Bereich des Mittelozeanischen Rückens als wahrscheinlichste Brutstätten des Lebens.
- Die "Konvektionsthese" fußt auf der Annahme, dass sich die ersten Biomoleküle in den Hohlräumen grobporiger Gesteine entwickelt haben. Dabei könnte die thermische Konvektion im Inneren der Poren die Bildung langkettiger Biomoleküle entscheidend vorangetrieben haben.
Die Schülerinnen und Schüler lernen die jeweiligen Leitthesen und ihre wichtigsten Argumenten kennen. Sie verstehen die Komplexität der Fragestellung und begreifen darüber hinaus, dass es derzeit trotz intensivster Forschung keine wirklich gesicherten Aussagen über den Ursprung des Lebens gibt.
Einsatz im Unterricht
- Hinführung zum Thema:Phase 1: Die Lehrkraft teilt die Tafel durch einen senkrechten Strich in zwei Hälften. Sie schreibt zuerst das Wort "Leben" oben auf die rechte Tafelhälfte. Die Schülerinnen und Schüler werden aufgefordert, den Begriff zu definieren und alle Merkmale und Eigenschaften zu nennen, die nötig sind, um von Leben zu sprechen. Die Lehrkraft sammelt zentrale Lebenselemente (beispielsweise Fortpflanzung, Vermehrung, Weitergabe von Erbinformation, Stoffwechsel) auf der Tafel. Die Schülerinnen und Schüler begreifen, dass es gar nicht so einfach ist, etwas so Selbstverständliches wie das Leben kurz und allgemein zu definieren. Phase 2: Nachdem die Klasse zentrale Lebensmerkmale erarbeitet hat, schreibt die Lehrkraft den Begriff "Evolution" über die linke Tafelhälfte und zieht einen farbigen senkrechten Strich. Am Fuß des Strichs schreibt die Lehrkraft "-4 Milliarden Jahre", am Kopf "Gegenwart". Die Schülerinnen und Schüler sollen spontan formulieren, was ihnen zum Begriff "Evolution" einfällt. Die Lehrkraft verortet die fallenden Begriffe (Mensch, Pflanzen, Saurier, Ammoniten etc.) auf der Zeitskala. Die Schülerinnen und Schüler sehen, dass sich die meisten Lebensformen weit oben häufen, während unten eine immer größere Lücke klafft. Über diesen Bereich der Skala schreibt die Lehrkraft ein großes Fragezeichen. Phase 3: Durch Fragen wie "Was glaubt ihr steckt hinter diesem Fragezeichen? Wie könnte das Leben entstanden sein? Was musste zusammenkommen, damit sich das Leben entwickeln konnte?" kann die Lehrkraft zum Hören des Radiobeitrags überleiten. Aufgrund des komplexen Themas und der Stofffülle empfiehlt es sich, den Beitrag abschnittsweise zu hören. Der erste allgemeine Teil beschäftigt sich mit den Grundfragen der chemischen Evolution und den wesentlich Merkmalen des Lebens.
Hören
Die Schülerinnen und Schüler hören die Sendung oder die Audio-Ausschnitte. Diese können zur Motivation und thematischen Strukturierung des Unterrichtsgesprächs oder als Ergänzung der Arbeitsblätter eingesetzt werden.
Arbeitsblätter
Arbeitsblatt 1: "Die chemische Evolution". Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten einen Überblick über die Grundbausteine des Lebens und den Beginn seiner Entstehung. Sie begreifen die Fähigkeit zur Replikation als eine zentrale Anforderung dieses Prozesses. Arbeitsblatt 2: "Die Suche nach dem Urbaustein des Lebens" befasst sich mit dem Aufbau, den Aufgaben und der Funktion der DNA. Der zweite, spezifischere Teil setzt sich mit aktuellen Fragestellungen und Erklärungsansätzen der Evolutionsforschung auseinander. Arbeitsblatt 3: "Die RNA-Welt-Hypothese". Die Schülerinnen und Schüler erkennen, warum die These von der DNA als erstem zur Informationsweitergabe befähigten Biomolekül ein unlösbares Dilemma aufwirft. Sie werden mit den Schwierigkeiten dieser Annahme vertraut und begreifen, warum die neuere Forschung für die RNA als Pionier des Lebens plädiert. Arbeitsblatt 4: "Tonminerale als mögliche Geburtshelfer der DNA" vertieft die Frage nach dem Prozess der chemischen Evolution. Im Zentrum steht die These, dass katalytisch wirkende Tonminerale die Entstehung der ersten einfachen DNA entscheidend unterstützt haben könnten. Arbeitsblatt 5: "Wasser, Wärme, Wechselbäder: Thermische Konvektion heizt den Bioreaktor" stellt mit den Hohlräumen grobporiger Gesteine als mögliche Entstehungsorte der ersten Biomoleküle zur Diskussion. Im Zentrum dieser Hypothese steht die thermische Konvektion als Motor der Anreicherung, Anlagerung und permanenten Neukombination von Molekülen im Inneren der "Geburtshelfer-Poren". Arbeitsblatt 6: "Der lange Weg zur ersten Zelle - Die Lipid-Theorie"
Lehrplanbezug
Lehrplan für die bayerische Mittelschule
9. Jahrgangsstufe
PCB, 9.4 Entwicklung des Menschen: Ablauf und der Dauer der Evolution des Menschen, Stammesgeschichte, biologische und kulturelle Evolution
Lehrplan für die bayerische Realschule
6. Jahrgangsstufe
Biologie, 6.2 Stammesgeschichtliche Entwicklung: Indizien für eine stammesgeschichtliche Entwicklung, Erklärungen für die Artenvielfalt (Beispiele für das Zusammenwirken von Veränderung und Auslese)
10. Jahrgangsstufe
Biologie, 10.4 Biologische und kulturelle Evolution des Menschen: Stammesgeschichte des Menschen, Geschichte der Evolutionstheorien
Lehrplan für das bayerische Gymnasium
5. Jahrgangsstufe
Natur und Technik, 5.2 Schwerpunkt Biologie, 5.2.1 Die Lehre von den Lebewesen (Auftreten wichtiger Gruppen im Verlauf der Erdgeschichte: Einzeller, Pflanzen, Tiere, Mensch)
6. Jahrgangsstufe
Natur und Technik, 6.1 Schwerpunkt Biologie, 6.1.1 Wirbeltiere in verschiedenen Lebensräumen (Verwandtschaft der Wirbeltiere: vereinfachter Stammbaum; zeitliche Abfolge des Auftretens wichtiger Gruppen)
8. Jahrgangsstufe
Biologie, 8.1 Einfache Organisationsstufen von Lebewesen. Leben auf der Erde: Kennzeichen der Lebewesen; Reiche der Lebewesen, Modellvorstellung zur Entstehung des Lebens, chronologische Einordnung verschiedener Lebensformen; Bakterien; Entstehung der eukaryotischen Vielfalt, evolutionäre Entwicklung komplexerer Strukturen mit größerer Leistungsfähigkeit; 8.3 Evolutionstheorie: eine naturwissenschaftliche Erklärung zur Entstehung der Arten
11. Jahrgangsstufe
Chemie, 11.6 Aminosäuren und Proteine: Grundstrukturen, Eigenschaften, biologische Bedeutung
12. Jahrgangsstufe
Biologie, 12.1 Evolution: Mechanismen der Evolution, Evolutionsprozesse (Hypothesen zu den Anfängen des Lebens: chemische Evolution, erste hypothetische Zellen, Ernährungsformen, Vielzelligkeit)