Struktur und Gestalt - Aspekte heutiger Naturwissenschaft

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Abb. 8: Synthetische Ionenkanäle, die in eine biologische Membran eingebaut werden
 können. Links auf der Basis von Kronenethern mit lipophilen Seitenketten (J.
M. LEHN); in der Mitte auf der Grundlage von Cyclodextrinen mit lipophilen Ketten
 (TABUSHI); rechts die Oktapeptidringe von GHADIRI, die durch Selbstorganisation
 eine Pore in der Membran bilden (nach ECHEGOYEN).

Aminosäure-Seitenketten eingesetzt, die sich in der Membran quasi kristallin
 anordnen (ECHEGOYEN 1994, GHADIRI et al. 1994).
Wenden wir uns nun echter Selbstorganisation zu! Diese kann
nicht nur räumlich erfolgen, sondern auch Muster im Zeitverlauf hervorbringen,
 wie das klassische Beispiel der Belousov-Zhabotinski-Reaktion
zeigt. Hier führt die Reaktion zwischen den kleinen, frei diffundierbaren
Molekülen Malonsäure und Brom unter Ce-Katalyse zu einem Muster des
Redox-Zustandes, das mit einem farbigen Redox-Indikator als Farbmuster
anschaulich dargestellt wird, welches sich zeitlich und je nach Reaktionsführung
 auch räumlich verändert. Da in diesem Fall nur kleine Moleküle
und Ionen beteiligt sind, konnte die Reaktion kinetisch vollständig beschrieben
 und auf einem Rechner nachgebildet werden.
Gestaltbildung durch Selbstorganisation muß aber nicht auf chemischen
Vorgängen beruhen. Beim Erhitzen einer Flüssigkeit (z. B. Wasser) entstehen
 vor Eintritt des Siedens Konvektionszellen. Sie sind als B£nard-Zellen
beschrieben (Abb. 9). Hier löst der physikalische Prozeß der Zufuhr von
Wärmeenergie die Gestaltbildung aus. Ob die einzelne Benard-Zelle
rechts- oder linksdrehend ist, wird durch Unregelmäßigkeiten auf molekularem
 Niveau bestimmt und ist daher nicht vorhersagbar. Vielfach entstehen
 bei weiterer Energiezufuhr kleinere Zellen, bei denen die Konvektionsrichtung
 wiederum neu festgelegt wird. Das Muster kann sehr komplex
 werden, kurz vor dem Übergang zur Turbulenz (wenn das Wasser zu
sprudeln beginnt) treten auch fünfzählige Muster auf (BALL 1994 a).
Auch bei Vielphasen-Systemen beobachtet man ein solches einheitliches
Verhalten. Zu den komplexen Vielphasen-Systemen gehören Gesteinsschmelzen.
 Vermutlich bilden sich bei deren Erstarren die Konvektionszel-Jh.

 Ges. Naturkde. Württ. 151 (1995)