Chemische Evolution

Die chemische Evolution beschreibt die chemischen Prozesse nach dem Urknall.
Sekundenbruchteile nach der Urexplosion bildeten sich erste Strukturen aus. Aus Erkenntnissen der Teilchenphysik lassen sich kosmische Prozesse berechnen und vorhersagen. So ist zu erwarten, dass sich noch innerhalb der ersten Sekunde jeweils drei Quarks zu einem Proton bzw. einem Neutron vereinigten. Dabei sank die Temperatur auf 10¹⁰ Grad. Bei dieser Energiedichte können aus Photonen nicht mehr Elektronen und ihre Antiteilchen, die Positronen, erzeugt werden. Positronen und Elektronen anihilieren, d. h. zerstrahlen – es bleibt ein geringfügiger Überschuss an Elektronen. Bereits eine Minute nach dem Urknall vereinigen sich jeweils zwei Neutronen mit zwei Protonen zum Atomkern He²⁺(Helium). Nach drei Minuten ist die Temperatur auf 10⁹ Grad gefallen. Das expandierende Weltall setzt sich jetzt aus etwa 24% Helium und etwa 76% Wasserstoffkernen zusammen (sowie Spuren leichter Elemente). Elemente mit höherer Ordnungszahl als Helium (von den Astronomen als „Metalle“ bezeichnet) wurden in späteren Entwicklungsstadien des Kosmos gebildet. Bei weiterer Abkühlung des Universums entstanden elektroneutrale Wasserstoff- und Heliumatome (sowie Spuren von Lithium) durch Elektroneneinfang. Dieser Prozess reduzierte drastisch die Anzahl freier Elektronen und der Kosmos wurde „durchsichtig“, d. h. Photonen vermochten nun ungehindert den Raum zu durchqueren, ohne an freien Elektronen gestreut zu werden. Etwa 300.000 Jahre nach dem Urknall herrschten Temperaturen, bei denen sich Elektronen und Kerne zu Atomen vereinigen konnten. In den folgenden Zeiträumen bildeten sich an einigen Stellen des Alls Massenverdichtungen. Es entstanden die ersten Gestirne. Diese ersten Sterne bestanden nur aus Wasserstoff und Helium, wodurch ihre Lebenszeit im Vergleich zu rezenten Sternen „nur“ bei wenigen Millionen Jahren lag.
Nach weiteren hunderten Millionen Jahren nach dem Urknall (einige Astrophysiker nennen etwa eine Milliarde Jahre) betrug die Temperatur nur noch etwa 18 K, um dann bis zum Wert von 3 K (genau: 2,73 +- 0,01 K) abzusinken.
Bei diversen „Brennprozessen“ der Sterne bilden sich mittelschwere Elemente (He, C, O, N, S etc.). Ein Beispiel: Bei einem dreifachen Alpha-Prozess – d. h. freie Heliumkerne, die aufeinander treffen – entsteht ¹²C (Kohlenstoff). Welche Elemente gebildet werden können hängt von der Masse der Sterne ab.
Die Synthese schwerer Elemente (Metalle) erfolgt bei Supernova-Explosionen (Tod eines Sterns).
Der weitere Verlauf, d. h. die Verbindung der Atome zu Molekülen, hängt in den häufigsten Fällen mit thermischen Energien als Katalysator zusammen. In den seltensten Fällen auch autokatalytisch. Letzteres aber vor allem bei der Biogenese. Über diese gibt es heute aber wenig Wissen jedoch viele Hypothesen.

Stickoxide

Die Gase Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂) werden unter dem Begriff NO_x (Stickoxide) zusammengefasst.

Bei allen Verbrennungsvorgängen entstehen S. (NO_x) als Verbindung zwischen dem Stickstoff der Luft und dem Sauerstoff, aber auch durch Oxidation von stickstoffhaltigen Verbindungen, die im Brennstoff enthalten sind. Insgesamt sind neun S. bekannt, drei der Formel NO_x (x = 1,2,3) und sechs der Formel N₂O_x (x = 1,2,3,4,5,6).

Stickstoffdioxid (NO₂) ist ein rotbraunes, unangenehm riechendes Gas, das die Schleimhäute stark angreift. Es fällt als Zwischenprodukt bei der Salpetersäure-Herstellung an. Stickstoffmonoxid (NO) ist ein farbloses Gas, das an Luft sofort zu NO₂ oxidiert wird. Je höher die Verbrennungstemperatur ist, desto höher ist die S.-Bildung.

Bei allen Verbrennungsvorgängen wird v. a. NO emittiert, das in der Luft weiter zu dem gesundheitsschädlicheren NO₂ reagiert. Aus NO₂ kann sich Salpetersäure bilden, die etwa zu einem Drittel an der Bildung des sauren Regens (Waldsterben) beteiligt ist. Unter Einwirkung von Sonnenlicht können S. zu gefährlichen Photooxidantien reagieren, zu denen das Ozon und das giftigere Peroxiacetylnitrat (PAN) gehört. Ozon ist Hauptbestandteil des im Sommer auftretenden Sommersmogs.

Der Kurzzeitgrenzwert für NO2 beträgt nach TA Luft 200 µg pro m³ Atemluft (Immissionsgrenzwerte). Wenn der Tagesmittelwert der NO_x-Konzentrationen über 150 µg pro m³ Atemluft liegt, treten akute Erkrankungen der Atemorgane auf. Bei einer akuten Vergiftung mit S. kann sich ein Lungenödem ausbilden. Anzeichen einer chronischen Vergiftung sind Kopfschmerzen, Schlaflosigkeit, Geschwüre der Schleimhäute.

1994 wurden in Deutschland über 2 Millionen Tonnen Stickoxide emittiert. V.a. in Städten sind die Stickstoffemissionen auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen: Gebäudeheizung, Gewerbe, Industrie und Kraftzeugverkehr, der zwischen 55 und 60 Prozent der Emissionen ausmacht. Trotz Einführung des Katalysators sind in den Städten die NOx-Konzentrationen nur im geringen Maße zurückgegangen. Jahresmittelwerte in Städten betragen 20-90 µg/m³ und in ländlichen Gegenden 8 µg/m³.

Als Mitverursacher von saurem Regen schädigen NOx Baustoffe, Metalle, Kunststoffe, Vegetation, Böden und Gewässer (höhere Nitratwerte). Stickstoffdioxid ist ein starkes Reizgas und wirkt auf Schleimhäute, Atemwege und beeinträchtigt die Lungenfunktion. Reversible Effekte treten bei Expositionen von 30 Minuten gegenüber Werten von ca. 500 µg/m³ auf. Bei höheren Konzentrationen können Veränderungen des Lungengewebes auftreten und das Bakterienabwehrsystem der Lungen schädigen. Chronische Effekte sind aber auch bereits bei niedrigen Konzentrationen zu erwarten.

Schmerzgrenze

RNS

Radikale

Als freie Radikale bezeichnet man in der Chemie allgemein ein Molekül oder Atom, das ein ungepaartes Elektron besitzt. Derartige Spaltungen können durch hohe Temperaturen oder energiereiche Strahlung bei allen Molekülen erzwungen werden. Bei chemischen Reaktionen werden normalerweise Elektronenpaare übertragen. Weil die Elektronen der Atome bzw. Moleküle gern gepaart durch die Welt ziehen, sind Radikale bestrebt, sich bei ihrer Entstehung unmittelbar ein Elektron aus der Umgebung zu greifen. Dadurch sind sie äußerst reaktionsfreudig und verändern das nächste Atom oder Molekül, dessen sie habhaft werden können. Da sie dem betreffenden Partikel ein Elektron entziehen, machen sie dieses ebenfalls zum Radikal, womit eine Kettenreaktion in Gang kommt. Beenden kann eine solche Kettenreaktion ein anderes Molekül, das als Radikalfänger bezeichnet wird. Zu diesen gehören die Vitamine A, C und E sowie bestimmte Schutzenzyme. Diese Moleküle stellen sich sozusagen als Elektronengeber zur Verfügung, und die Kette bricht ab. Eine andere Möglichkeit ist die Reaktion zweier Radikale miteinander, wobei sich die beiden Moleküle zusammenlagern und fest verbinden.

Die Folge dieser Radikal-Aktion ist, dass die gekaperten Moleküle oder Atome in ihren Eigenschaften verändert werden. Da diese Abläufe in bestimmten Membranen der Zelle vor sich gehen, werden folglich die Zellmembranen geschädigt. Denn die Radikale reagieren vor allem mit den Fettstoffen, die einen wesentlichen Anteil der Membran selbst bilden (Membran-Lipide). Die Membran einer Zelle ist im Prinzip die „Haut“ der Zelle, die genau kontrolliert, welche Stoffe in die Zelle hinein und aus ihr heraus dürfen. Bei geschädigten Membran-Lipiden kann diese Funktion nicht mehr ausgeübt werden. So können unerwünschte Stoffe in die Zelle eindringen oder benötigte Substanzen am Eindringen gehindert werden. Bei starker Schädigung geht die Zelle zugrunde.

Radikalbildung ist einerseits ein natürlicher Vorgang beim normalen Stoffwechsel, der z. B. beim Fettabbau vorkommt. Bei einigen Stoffwechsel-Reaktionen werden Radikale sogar gebraucht. Zum Abfangen der Radikale müssen deshalb Schutzstoffe zur Verfügung stehen, weshalb wir z. B. die oben erwähnten Vitamine mit der Nahrung aufnehmen müssen. Künstlich erzeugte Radikale entstehen durch energiereiche, ionisierende Strahlung und auch, wie man seit einiger Zeit weiß, durch nicht-ionisierende Strahlung oder aus molekularem Sauerstoff (O₂).

Beim Abbau von Fetten in den Zellen entstehen freie Sauerstoff-Radikale, diese holen sich ein Elektron von einem anderen Molekül, und zwar von Fettstoffen in der Zellmembran. Das Fettsäure-Radikal reagiert mit molekularem Sauerstoff zu einem Peroxy-Fettsäure-Radikal (Lipid-Peroxidation), das sich ein Elektron von einer anderen Fettsäure holt und es kommt zur oben beschriebenen Kettenreaktion, die durch Schutzstoffe abgebrochen wird.

Viele wichtige Herstellungsprozesse in der Chemie benutzen Radikale. Mit Radikalen können Verbindungen wie die chlorierten Kohlenwasserstoffe hergestellt werden, die sonst in der Natur nicht vorkommen und daher in der Umwelt praktisch nicht abgebaut werden ( Abbau, Persistenz).

Plastifizierung

Verfahren zum Kunststoffrecycling. Bezeichnung für das Zermahlen und Wiedereinschmelzen von Kunststoffgemischen.

Es muss ein Mindestanteil von 60% Thermoplasten (Polyolefine) vorhanden sein, um den Schmelzprozess durchführen zu können. Produkte der P. sind meist dunkle, grobe und minderwertige Produkte (Parkbänke, Blumenkübel, Lärmschutzwände), die nach ihrem Gebrauch nicht mehr recyclingfähig sind. Zwar lassen sich durch die P. andere Wertstoffe (

Holz, Metalle) einsparen, doch werden die Kunststoffe nicht in den Kreislauf zurückgeführt. Damit handelt es sich also nicht um ein echtes Recycling, und die P. kann nicht als Alternative zur Kunststoffvermeidung (Abfallvermeidung) oder sortenreinen Kunststofftrennung (Getrennte Sammlung) angesehen werden. Die P. wird daher oft auch als "verzögerte Deponierung" bezeichnet; die durch die Hydrozyklon-Technik prinzipiell wieder erhältlichen Polyolefine werden durch die P. dem Recyclingkreislauf entzogen.

Photosynthese

Nur grüne Pflanzen (und einige Mikroorganismen) sind in der Lage, die eingestrahlte Sonnenenergie (Globalstrahlung) in den Kreislauf der Natur einzubringen. Sie legen damit den Grundstein für fast alles irdische Leben. In einem komplexen Prozess, Photosynthese genannt, zerlegen diese Lebewesen mit Hilfe von Sonnenlicht und ihrer Blutfarbstoffe, vor allem den grünen Chlorophyllen, Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff.

Der Wasserstoff wird mit dem Kohlendioxid der Luft zu Glucose (Traubenzucker) zusammengesetzt, der Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben. In der Glucose ist nun die Strahlungsenergie der Sonne in den Bindungen zwischen Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff chemisch gespeichert ( chemische Speicher) und kann in einem umgekehrten Prozess, bei der die Glucose wieder aufgespalten wird, von der Pflanze selbst, aber auch von allen anderen Lebewesen, die die Pflanze zu sich nehmen, zur Aufrechterhaltung ihrer Lebensprozesse genutzt werden.

Formal lautet die Gleichung der Photosynthese: 6CO2 + 12 H2O + Strahlungsenergie der Sonne ergibt C6H12O6 + 6O2 +6H2O (Kohlendioxid + Wasser + Strahlungsenergie der Sonne ergibt Glucose + Sauerstoff + Wasser). Viele Umweltgifte reduzieren die Photosyntheseaktivität. Schwefeldioxid wird von Pflanzen wie das lebensnotwendige Kohlendioxid über die Spaltöffnungen der Blätter und Nadeln aufgenommen und zerstört das Chlorophyll ( Chlorose, Nekrose). Auch Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff und Ozon stören die Photosynthese. In Gewässern findet eine Reduktion der Photosynthese beim pflanzlichen Plankton durch Schwermetalle und chlorierte Kohlenwasserstoffe statt. Viele Herbizide wirken ebenfalls hemmend auf die Photosynthese.

Siehe auch unter: Assimilation, Biomasse, Produzenten.

Pheromone

NIK-Werte

NIK-Werte sind die niedrigsten (toxikologisch) interessierenden Konzentrationen (im Englischen: LCI = Lowest Concentration of Interest) für Innenräume im privaten und öffentlichen Bereich; sie beziehen sich nicht auf Arbeitsplatzbelastungen.

Bei der Herleitung von NIK-Werten orientiert sich der Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB) - erweitert um Fachleute der Herstellerseite - nach Vorschlag einer internationalen Expertengruppe an MAK-Werten. Dabei werden die Unterschiede zwischen Innenräumen (Wohnungen, Kindergärten, Schulen) und Arbeitsplätzen berücksichtigt, wie etwa:

• Dauerexposition gegenüber einer wechselnden und regelmäßig unterbrochenen Arbeitsplatzbelastung.

• Existenz von Risikogruppen, die am Arbeitsplatz entweder gar nicht vorkommen (Kinder, alte Menschen) oder arbeitsmedizinisch besonders geschützt werden (Schwangere, Allergiker),

• fehlende messtechnische und medizinische Überwachung, prinzipiell undefinierte Gesamtexposition in Innenräumen.

NIK-Werte können nur als Rechenwerte zur Bewertung und Zulassung von Bauprodukten dienen. Sie sind nicht als Grenzwerte für Innenräume geeignet. Da Bauprodukte in Innenräumen viele Stoffe an die Innenluft abgeben, sind NIK-Werte zur Abwehr von Gesundheitsgefahren durch VOC/SVOC-Gemische ein geeignetes Instrument.

Für alle einzelnen Stoffe wird der aktuelle Stand toxikologischen Begründungen herangezogen, um möglichst viele Stoffe beurteilbar zu machen. Stoffe, die nicht bewertet werden können, sind einer strengen Summenbegrenzung unterworfen.

Um die unterschiedlichen Expositionsbedingungen und Empfindlichkeiten in der Bevölkerung im Vergleich zur Arbeitsplatzbelastung zu berücksichtigen, wird der jeweilige MAK-Wert durch 100 geteilt (Ausnahme z.B. Reizgase). Bei möglicherweise kanzerogenen Stoffen der EU-Kategorie 3 (nach EU-Richtlinie 67/548/EWG) wird in der Regel durch 1000 dividiert.

Beispiele: So liegt beispielsweise der
TRGS für Toluol bei 190.000, woraus sich ein NIK-Wert von 1.900 ergibt. Naphhalin hingegen als krebserregender Stoff der Kategoriue 3 besitzt einen
TRGS 50.000, worasu sich ein NIK-Wert von 50 ergibt. Für 2-Butanonoxin existiert kein
TRGS, folglich greift hier die Einzelstoffbewertung mit einem NIK-Wert von 20.

Reproduktionstoxische und mutagene Stoffe werden einer Einzelstoffbetrachtung unterzogen. Substanzen mit erwiesenen kanzerogenen Eigenschaften der EU- Kategorie 1 und 2 (nach EU-Richtlinie 67/548/EWG) werden gesondert geprüft.

Die NIK-Werte werden in einer Liste (NIK-Werte-Liste) veröffentlicht. Um die Ableitung von NIK-Werten transparent zu gestalten, weist die NIK-Werte-Liste mindestens folgende Angaben auf:

Substanzname(n)
CAS-Nummer
NIK-Wert
Der zugrunde gelegte Wert mit Quelle und stoffbezogenen Einstufungen
Bemerkungen, diezusätzliche Hinweise zum Stoff oder zur Ableitung geben

Hier finden Sie die NIK-Wert-Liste vom Stand September 2005 als PDF-Dokument.

Literatur:

TRGS 900: Technische Regeln für Gefahrstoffe: Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz, „Luftgrenzwerte“, Bundesarbeitsblatt Ausgabe Oktober 2000, zuletzt geändert BArbBl. Heft 5/2004.

Natronlauge

Natriummonofluorphosphat

Diese anorganische Verbindung dient als Fluorquelle in Zahnputzmitteln und soll damit ähnlich wie Fluorosilicate und andere Fluoride vorbeugend gegen Karies wirken (Fluor).

Dies ist die einzige in Deutschland zugelassene Art der Karies-Prophylaxe mit Fluorid, da die im Ausland häufig durchgeführte Trinkwasserfluoridierung hier verboten ist. Die Wirkung des Fluorids besteht in der Umwandlung des im Zahnschmelz enthaltenen weichen Hydroxyapatits in den harten, säurebeständigen Fluorapati.
Umstritten ist, ob die Einwirkzeit während des Zähneputzens ausreicht, um diesen Vorgang im erforderlichen Ausmaß ablaufen zu lassen. Wegen der Toxizität von Fluorverbindungen bei einem bestimmten Dosis ist der Gehalt von N. in Zahnpasten auf max. 0,15% beschränkt und muss durch die Aufschrift "Enthält N." auf der Verpackung kenntlich gemacht werden.

Natriumhydroxid

N. auch als Ätznatron bezeichnet mit der chemischen Formel NaOH ist ein weißer stark hydroskopischer Feststoff mit einem Schmelzpunkt bei 318 °C.

Der Siedepunkt liegt bei 1.390 °C. Der MAK-Wert ist mit 2 mg/m³ Luft festgesetzt. An der Luft geht N. unter Bindung von Kohlendioxid in Natriumcarbonat über. Feste N. ergibt auf der Haut starke Verätzungen, die sofort mit Wasser gespült werden müssen und mit schwachen Säuren wie Haushaltsessig oder Zitronensäure behandelt werden sollten.

Bei Verletzungen der Augen diese 15 – 20 Minuten nur mit Wasser spülen. In wässriger Lösung ergibt N. Natronlauge, die stark alkalisch und ätzend reagiert. Verschlucken von 10-20 ml einer 15%igen Lösung kann zum Tode führen.

N. findet in der Seifen- und Waschmittel-, Papier-, Textil- und Glasindustrie sowie der Leiterplattenherstellung Verwendung.

Natriumchlorid

Natriumchlorid hat die chemische Formel NaCl und ist das Natriumsalz der Salzsäure (HCl). Es besteht aus farblosen Kristallen und wir dauch als Kochsalz oder Speisesalz bezeichnet.

N. kommt in großen Mengen vor, wie etwa im Meerwasser, mineralisches Steinsalz (Halit) in Salzstöcken.

Mindestbedarf des Menschen: ca. 200 mg Natrium/Tag, das entspricht etwa 0,5 Gramm N. Die durchschnittliche N.-Aufnahme in Deutschland liegt bei über 11 Gramm/Tag. Die vertretbare Aufnahme wird mit etwa vier Gramm bei normaler Tätigkeit angegeben.

N. wird v.a. zur Würzung von fast allen Speisen verwendet. Viel N. enthalten Wurstwaren, Brot und Backwaren, Käse und einige Mineralwässer sowie Fertiggerichte. N. wird auch zur Konservierung von Lebensmittel wie etwa Pökelfisch und -fleisch eingesetzt.

Weniger N. enthalten Milch, Sahne, Eier und unverarbeitete Fleischsorten. Wenig N. enthalten Früchte, Gemüse und Mehl.

N. dient der chemischen Industrie zur Herstellung von Chlor und Natriumhydroxid. Im Haushalt wird N. als Regeneriersalz für Geschirrspülmaschinen und Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt.

Die sogenannte physiologische Kochsalz-Lösung ist eine 0,9%ige N.-Lösung in Wasser und wird zur Auffüllung des Blutvolumens verwendet.

Monomere

M. sind niedermolekulare, gleichartige Moleküle, die durch Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation miteinander zu Polymeren reagieren können.

Bei der Bildung von Polymeren aus M. bleiben stets kleine Anteile von M. im Polymerisat zurück, welche als Rest-M. bezeichnet werden. In Kunststoffteilen und –produkten können Rest.-M. an die Oberfläche wandern und dadurch in den angrenzenden Stoff (Migration) oder in die Atemluft gelangen.

Durch die gesundheitsgefährdenden Eigenschaften einiger M., wie etwa von Vinylchlorid und Styrol, ist bei der Kunststoffproduktion auf die Einhaltung niedrigster Restmonomergehalte zu achten. Neue M. unterliegen im Gegensatz zu den Polymeren der vollen Anmeldepflicht des Chemikaliengesetz mit gesetzlicher Verpflichtung zur gesundheitlichen und ökologischen Prüfung.

Molybdän

Chemisches Element der VI. Nebengruppe, Symbol Mo, Ordnungszahl 42, Schmelzpunkt 2.610 Grad C, Siedepunkt 5.560 Grad C, Dichte 10,2 g/cm3, dem Wolfram ähnliches Metall, MAK 5 mg/m3 (lösliche Verbindung) bzw. 15 mg/m3 (unlösliche Verbindung).

M. ist ein essentielles Element und führt bei ungenügender Aufnahme zu Mangelsymptomen (Spurenelemente). Die Weltgesundheitsorganisation hält eine tägliche M.-Zufuhr von 2 mycrog für ausreichend. Durch M. wird die Zufuhr von Fluoriden (Fluor) in den Zahnschmelz begünstigt (Schutz vor Karies). In höheren Dosen ist M. toxischer als Blei und Quecksilber. Die wiederholte Aufnahme von Nahrung mit einem M.-Gehalt von mehr als 25 mg/kg (bezogen auf Trockenmasse) kann toxisch wirken (bei genügender Kupfer- und Eiweiß-Versorgung können Symptome aufgehoben werden). M. ist ein seltenes Element und kommt in der oberen Erdkruste nur zu 0,0014 Gew.-% vor. Anwendung findet M. in der Stahlindustrie (ca. 57%), Elektronikindustrie (ca. 27%) und für Farbpigmente (Farbstoffe) und Katalysatoren (ca. 16%). Die Weltproduktion ist stark vom Stahlmarkt abhängig und betrug 1989 117.000 t.
Kernfusion

Molekül

Evolution

Als Evolution bezeichnet man die kontinuierliche Entwicklung der Lebensformen in der Natur.

Die Fortpflanzung von Lebewesen ist Beitrag zum Genpool (Gesamtheit aller Gene einer Art) der nächsten Generation. Durch fittere, also besser angepasste und damit in der Fortpflanzung erfolgreichere Individuen werden Gene weitervererbt, die sich in den folgenden Generationen wiederfinden.
Der individuelle Genotyp (Gesamtheit aller Gene eines Organismus) bestimmt phänotypische und ethologische Unterschiede zwischen Lebewesen.

Beispiele: Ein ethologischer Unterschied kann sein, dass ein Bär wasserscheu ist, während ein anderer Artgenosse am Tag vier Stunden im Wasser bleibt. Phänotypische Unterschiede sind unter anderen Felllänge, Krallenlänge, Muskulatur usw.

Diese Unterschiede sind wichtig für das Überleben und die Fortpflanzung einzelner Individuen. Deshalb verbreiten sich nur die Gene weiter, dessen Vehikel (Organismus/Lebewesen) am besten an die Umgebung angepasst ist. Dadurch verschwinden einige unnütze Gene aus dem Genpool, die zu keinem Vorteil in Bezug auf Überleben und Fortpflanzen führen (Selektion). Gene, durch die Vorteile im Konkurrenzkampf entstehen, werden von der natürlichen aber auch sexuellen oder parentalen Selektion bevorzugt und von den Überlebenden an die nächste Generation weitergegeben. Mutationen und Rekombination der Gene sorgen für neue Eigenschaften der Lebewesen, da Lebewesen der Tochtergeneration sich der Elterngeneration ähneln, jedoch nicht identisch sind (Rekombination durch Paarung und Mutation durch Mutagene).

Genetische Aktivitäten und die Umwelt (Selektionsdruck) sind also die zwei wichtigsten Einflussfaktoren für den evolutionären Wandel.

Alle Lebewesen haben einen gemeinsamen Vorfahren.
Unser Genom (im Chromosomensatz gespeicherte Erbanlage) ist zu über 95% identisch mit dem der Schimpansen (Pan troglodytes), da dieser und wir (Homo sapiens) den nächsten gemeinsamen Vorfahren haben.

Wie kommt es also, dass wir und der Schimpanse sich in so vielen Dingen Unterscheiden?

Dazu müssen wir ersteinmal verstehen, dass bis zu 97% des Genom sich im Intron befindet, dem nicht codierten Bereich, welcher nicht der Proteinbildung dient und ist somit für den späteren Körperbau des Organismus nicht relevant.

Ein weiterer Grund ist etwas komplizierter, sollte aber dennoch erläutert werden:
Gen A für X beim Menschen ist nicht unbedingt Gen A für X beim Schimpansen. (A,B=dessen phänotypische Auswirkung, X,Y=Situation/Verhalten/etc.).
Gen A „für“ X, kann auch Gen B „für“ Y sein. Wenn z.B. Gen A dafür sorgt, dass eine Tierart nicht auf Grund von Austrocknung stirbt, so muss es nichts über das Gen aussagen. Es könnte sich um eine zufällige Korrelation handeln, denn Gen A könnte das Verhalten bestimmen, was gegen das Austrocknen wirkt, andererseits könnte es (Gen A) aber auch phänotypische Merkmale, wie z. B. für eine dickere Hautmembran oder inaktiviere Harnblase codieren, was auch vor der Austrocknung schützt. In einer anderen Tierart, die keiner Austrocknung als Existenzangst mehr gegenübersteht (da es sich evolviert hat), wird dieses dennoch vorhandene Gen (A) in Bezug auf die phänotypischen Auswirkung sinnlos und wird selektiert (, oder in den nicht codierten Intron-Bereich verschoben). Soetwas kann viele Gründe haben, z. B. ein Outlaw-Gen, oder die natürliche/künstliche Auslese.
Anstelle von Gen A „für“ X wird es ein Gen für etwas anderes (z. B. Gen A „für“ Y), oder aber es wird durch eine Deletion, Autosom-Mutation oder eine andere Mutationsart zu einem Gen B „für“ X, weil sich die Umweltbedingungen (und damit der Selektionsdruck) geändert haben. In den letzten beiden Fällen wären es Mutationen, die einem Organismus, der Art (oder gar sich selbst) einen Vorteil verschafft haben. Zu erwähnen ist, dass solche Fälle aber Ausnahmen sind, denn Mutationen wirken sich häufig negativ aus.
Fazit ist: Übereinstimmende Gene müssen nicht für genau eine bestimmte Sache codieren, selbst wenn die Basenfolge genau gleich ist.
Für eine einfache Mutation benötigt man bloß sieben Mutagene. Zu Mutagenen zählen:

Akridinfarbstoffe
Basenanaloga
Bromuracil
Chemikalien
energiereiche (UV-)Strahlen
Industrieabgase
Klimafaktoren
physikalische Einwirkungen
radioaktive Strahlung
Fehler in der Replikation der DNA
Röntgenstrahlen
salpetrige Säure
Teerstoffe

Gäbe es keine Enzyme, die die allermeisten genetischen Schäden sofort beheben würden, wäre Leben unmöglich, denn unsere DNA mutiert die ganze Zeit. In der Embryogenese, (also während der Ontogenese) reicht eine Mutation (selbst eine Punktmutation, die sich nur auf eine einzelne Base auswirkt) aus, um schwerste bis zu tödliche Schäden als Folge zu tragen. Dies gilt bei den sogenannten Struktur-Genen und Hox-Genen. Wir Menschen besitzen 13 Hox-Gene, welche ein Gencluster in der Morphogenese, d.h. Entstehung der Form darstellen. Hierbei soll klar werden, wie leicht sich durch die ontogenetischen Mutationen, die ganze Morphogenese (und damit der Körperbau der zukünftigen Nachkommen) verändern werden kann.
Beste Beispiele sind Mosaikformen, die z.B. eine neue Fortbewegungsmöglichkeit erworben oder verloren haben. Die bekannteste solche Mosaikform unter dem Taxon: Australopithecus afarensis, wurde getauft als Lucy. Sie ist das vollständigste Fossil dieser Art, die die Bipedie (den aufrechten Gang) zumindest als echte Alternative in die Familie der Primaten eingeführt hat. Lucy ist höchstwahrscheinlich unsere direkten Vorfahrin oder zumindest ein sehr naher Verwandter von diesen. Die direkten Vorfahren der Schimpansen, wurden hingegen noch nicht als Fossil gefunden, da im nassen Laub keine Fossilien entstehen können, bzw. die Fossilisation hier noch viel unwahrscheinlicher wird. Das ist der Grund wieso wir in Laub- und Regenwäldern etc. so gut wie keine Fossilien finden und somit nur sehr wenige Fossilien von unseren verwandten Menschenaffen (Hominidae) und deren Urahnen besitzen.

Seit den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts herrscht eine genozentristische Ansicht auf die Evolution vor. Diese besagt folgendes: Nicht die Konkurrenz zwischen Individuen, die aufgrund ihrer Allele besonders gut angepasst sind, ist ausschlaggebend, sondern die Konkurrenz zwischen Allelen, d.h. Ausprägungen von Genen, die mithilfe der Körper überleben, die sie zu diesem Zweck bilden. Die Idee dahinter ist: Die Fortpflanzung ist offensichtlich vorteilhaft für die Allele, nicht jedoch für die Individuen. Da das Überleben der Individuen erst eine Evolution der Allele erlaubt, ist der Beitrag zum Genpool der nächsten Generation durch fittere Individuen für die Allele von großer Interesse; nicht für die Individuen selbst.

Vgl: Literatur und Quellen:

Rolf Knippers (1997). Molekulare Genetik, Thieme, ISBN 3-13-477007-5: Mutationen sind vererbbare Veränderungen der genetischen Information.
Douglas J. Futuyma: Evolutionsbiologie, Birkhäuser, Basel - Boston - Berlin 1990, S. 105.
1982: Der erweiterte Phänotyp: Der lange Arm der Gene. Spektrum, Akad. Verl., Heidelberg 2010 (Originaltitel: The Extended Phenotype: The Gene as the Unit of Selection, übersetzt von Wolfgang Mayer), ISBN 978-3-8274-2706-9.
2004: Geschichten vom Ursprung des Lebens: Eine Zeitreise auf Darwins Spuren. Ullstein, Berlin 2008 (Originaltitel: The Ancestor's Tale: Pilgrimage to the Dawn of Life, übersetzt von Sebastian Vogel), ISBN 978-3-550-08748-6.
Doolittle, W. Ford (February 2000). Uprooting the Tree of Life (PDF). Scientific American (Stuttgart: Georg von Holtzbrinck Publishing Group) 282 (2): 90–95.doi:10.1038/scientificamerican0200-90. ISSN 0036-8733.PMID 10710791. Archived from the original (PDF) on 2006-09-07. Retrieved 2015-04-05.
Glansdorff, Nicolas; Ying Xu; Labedan, Bernard (July 9, 2008). The Last Universal Common Ancestor: emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner. Biology Direct (London: BioMed Central) 3: 29.doi:10.1186/1745-6150-3-29. ISSN 1745-6150.PMC 2478661. PMID 18613974.
Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life (1st ed.). London: John Murray.LCCN 06017473. OCLC 741260650.
Varki, Ajit; Altheide, Tasha K. (December 2005). Comparing the human and chimpanzee genomes: searching for needles in a haystack. Genome Research (Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press) 15 (12): 1746–1758. doi:10.1101/gr.3737405. ISSN 1088-9051.PMID 16339373.

Laugen

Wässrige Lösung von Basen. Der pH-Wert liegt über 7. Starke L. sind z.B. Natron-L. (Natriumhydroxid) und Kali-L.

L. sind gefährlicher als Säuren, da sich bei Kontakt mit der Haut oder beim Verschlucken Fett- und Eiweißbestandteile des Gewebes lösen. Die L. dringen dadurch immer tiefer ein und können in der Speiseröhre und im Magen zu schweren Zerstörungen (Perforationen) führen. Selbst 1-2%ige Lösungen haben noch eine deutliche Ätzwirkung.
In der Technik werden häufig wäßrige Lösungen als L. bezeichnet, die Nutz- oderBallaststoffe enthalten, z.B. Sulfit-Ablauge. Der pH-Wert spielt hierbei keine Rolle.
L. werden zusammen mit Lösemitteln zum Abbeizen von Farben eingesetzt (Abbeizmittel).

Kumulationsgift

Hautkampfstoffe

Die auch mit Gelbkreuz bezeichnete Gruppe der chemischen Kampfstoffe wurde erstmals 1917 von deutscher Seite eingesetzt.

{b1l}Zu dieser Gruppe gehören neben den nach ihren Erfindern Lommel und Steinberg benannten Loste auch verschiedene Arsenverbindungen (z.B. Lewisit), die ab 1918 von alliierter Seite zum Einsatz kamen.
Die H. stellten eine völlig neue Form von neuen Waffen dar, da der Eintritt in den menschlichen Organismus nicht wie bei Atmungsgiften und Lungenkampfstoffen über die Atemwege, sondern über die Haut erfolgt. Schutz ist demnach nur durch Ganzkörperschutzanzüge sowie restlose Dekontamination nach einem Angriff möglich.

Trotz der vorhandenen Gasmasken waren die Soldaten im Ersten Weltkrieg den H. schutzlos ausgeliefert.
Die H. sind gut fettlöslich und dringen innerhalb weniger Minuten über die Haut in den Organismus ein. Bereits nach kurzer Zeit treten Hautentzündungen auf, im weiteren Verlauf, in dem nur eine syptomatische Behandlung mit Salben möglich ist, kommt es zu Schädigungen der Lunge sowie des Nerven- und Herz-Kreislauf-Systems, die häufig zum Tod führen. Bei nichttödlichem Ausgang sind Spätfolgen wie Krebs, Erbgutveränderungen sowie Leber- und Nierenschäden zu erwarten.

{b2l}Nach dem Ersten Weltkrieg wurden H. weiterhin systematisch produziert. Im Anschluß an den Zweiten Weltkrieg versenkten die Alliierten einen großen Teil der deutschen Giftgasvorräte, zumeist Lost-Granaten, im Meer. So lagern in Nordsee, Ostsee und Biskaya etwa 300.000 t langsam, aber sicher durchrostender Zeitbomben.

Immer häufiger kommt es bei Fischern zu Vergiftungen mit chemischen Kampfstoffen. Die ökologischen Folgen der Versenkungen sind nicht abzusehen. Aber auch zu Lande muß mit einer Reihe von Altlasten in der Nähe von Produktionsanlagen für H. gerechnet werden. Die in der BRD einzige Anlage zur C.-Entsorgung in Munster (GEKA = Gesellschaft des Bundes zur Entsorgung chemischer Kampfstoffe und Rüstungs-Altlasten mbH) ist auf Jahre hin ausgelastet.

Trotzdem sind H., hier v.a. Lost, bei den Militärs immer noch ein "geschätzter" Kampfstoff, da ein Schutz unter Kampfbedingungen nur schwer möglich ist. In jüngster Zeit wurde Lost im Iran-Irak-Krieg von irakischer Seite sowohl gegen iranische Soldaten als auch gegen die eigene Zivilbevölkerung (Kurden) eingesetzt. Vor diesem Hintergrund muß man das Verteilen von Gasmasken an die israelische Zivilbevölkerung im Golfkrieg 1991 eher als psychologische Maßnahme bezeichnen, denn bei einem irakischen Giftgasangriff mit H. hätten sie keinen Schutz geboten.

Giftung

Anilin

A. wird auch als Phenylamin oder Aminobenzol bezeichnet und ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der organischen aromatischen Chemie.

Es spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Farbstoffen, in der Pharmaindustrie, auf dem Gebiet des Pflanzenschutzes sowie in der Photo-, Kunststoff- und Kautschukchemie. 1990 wurden im früheren Bundesgebiet 138000 t A. produziert.
A. ist ein starkes Blutgift, das die Sauerstoffaufnahme des Blutfarbstoffes verringert.

Leichte Vergiftungserscheinungen äußern sich bald nach der Aufnahme, die meist durch die Haut und weniger durch Einatmen erfolgt, durch Blaufärbung von Lippen, Nase, Ohren und Nägeln. Ursache dieser Blaufärbung ist die bräunliche Farbe des gebildeten Methämoglobins.

Bei einer Vergiftung mit A. darf auf keinen Fall in irgendeiner Form Alkohol zugeführt werden, weil dadurch auch leichte A.-Vergiftungen tödlich enden können. A. steht im Verdacht, Krebs zu erzeugen und, ist deshalb in der MAK-Wert-Liste dem Abschnitt IIIB zugeordnet.

Sein MAK-Wert wurde auf 2ml/m3 (ppm), entsprechend 8mg/m3 festgelegt. A.-Abkömmlinge erzeugen beim Menschen nachweislich Krebs (Aminokrebs, A.-Krebs). Besonders gefährlich ist der Umgang mit Benzidin und Naphthylamin.

Alkohole

Alkohole sind Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren Hydroxi-gruppen.

A. werden in ein- und mehrwertige (=Zahl der OH-Gruppen) sowie gesättigte und ungesättigte A. eingeteilt. Innerhalb dieser Verbindungsklassen unterscheidet man noch primäre, sekundäre und tertiäre A.. Die niederen, einwertigen A. sind farblose, meist angenehm riechende Flüssigkeiten von brennendem Geschmack z.B. Methanol (Holzgeist), Ethanol (Weingeist) und Propanol.

Die mittleren, einwertigen A. mit 4 bis 11 Kohlenstoffatomen sind ölige, meist unangenehm riechende, mit Wasser nur begrenzt mischbare Flüssigkeiten. Die höheren A. sind fest, geschmacklos, geruchlos und in Wasser unlöslich. Die zweiwertigen A. bezeichnet man meist als Glykole.

Glykole zeigen narkotische Wirkung sowie Wirkung auf die Niere. Wichtigster Vertreter ist Ethylenglykol, das als Gefrierschutzmittel Verwendung findet. Von den dreiwertigen A. kommt nur dem Glycerin praktische Bedeutung zu. Glycerin wird als Weichmacher sowie als Frostschutzmittel für Motoren eingesetzt, findet aber auch als Arzneimittel (z.B. Salben) Anwendung.

Höherwertige A. mit 5 und 6 Kohlenstoffatomen (Pentite, Hexite) spielen als Zucker in der Kohlenhydratchemie eine wichtige Rolle. Anhand von Tierversuchen konnte festgestellt werden, daß die Giftigkeit einwertiger A. mit zunehmender Zahl der Kohlenstoffatome steigt. Methanol besitzt dabei jedoch eine Sonderstellung.

Lit.: W.Wirth, C.Gloxhuber: Toxikologie, Stuttgart - New York, 1985

Alkansulfonate

Abk. SAS. Diese bedeutende Gruppe anionischer Tenside auf petrochemischer Basis wird in flüssigen Wasch- und Reinigungsmitteln, z.B. Spülmitteln und Allzweckreinigern, eingesetzt.

Die aquatische Toxizität ähnelt der des LAS (Lineare Alkylbenzolsulfonate). So liegen die LC50-Werte bei Fischen zwischen 3-24 mg/l. A. sind schneller biologisch abbaubar als LAS. Der Abbau findet jedoch ebenfalls unvollständig, und unter anaeroben Verhältnissen gar nicht statt.

Chemische Keule

Mit den Reizstoffen CS und CN und Treibmitteln gefüllte Spraydose der US-Firma General Ordnance Equipment Corp., Tochterfirma von Smith & Wesson, Handelsname chemical mace.

"Chemie"

Von der Polizei als "humanes Einsatzmittel" bei Demonstrationen u.ä. geschätzt. Dem steht eine Vielzahl von bleibenden Augenverletzungen bis zum Verlust des Auges, Hautschäden, Allergien, mögliche Carcinome (Krebs) und andere Langzeitwirkungen sowie einige Todesfälle nach Einsatz der C. gegenüber. Gebrauchsvorschriften wie Besprühen nur aus Mindestabstand (3-4 m), kein Besprühen des Gesichts, kürzeste Besprühdauer, Einsatz nur bei Fluchtmöglichkeit, kein Einsatz in geschlossenen Räumen sowie Haltbarkeitsdaten werden in der Praxis nur selten beachtet. Verschiedene Gutachter fordern ein Verbot der Waffe. Gegenmittel: Spülen mit Soda/Natron-Lösung.