Wie können Sie ohne Mikroskop feststellen, ob eine Probe lebendig oder nicht lebendig ist?

Testen Sie die Kennzeichen des Lebens, für die Sie kein Mikroskop brauchen. Beobachten Sie die Probe im Lauf der Zeit auf Wachstum, achten Sie auf Bewegung und Reaktion auf Licht, Berührung oder Wasser, prüfen Sie den Energieverbrauch, indem Sie sie mit Nahrung verschließen und auf Gas achten, und sehen Sie nach, ob sie sich auf einer frischen Nahrungsquelle vermehrt. Vergleichen Sie alles mit einer nicht lebenden Kontrollprobe.

Was sind die Kennzeichen von Lebewesen?

Lebewesen bestehen aus Zellen, wachsen und entwickeln sich, pflanzen sich fort, reagieren auf ihre Umwelt, verbrauchen durch Stoffwechsel Energie und halten ihre inneren Bedingungen stabil. Die meisten davon lassen sich ohne Mikroskop beobachten.

Kann eine Lupe zeigen, ob etwas lebt?

Eine Lupe oder Handy-Lupe zeigt bei 10x bis 40x Bewegung, Strukturen wie Schimmelfäden oder Beine und Wachstum im Lauf der Zeit. Einzelne Zellen zeigt sie nicht. Kombinieren Sie die Vergrößerung deshalb mit Tests auf Wachstum, Reaktion und Gasbildung.

Wie suchten die Viking-Landesonden auf dem Mars nach Leben?

Die Viking-Landesonden führten 1976 biologische Experimente durch, die nach Stoffwechsel suchten. Zwei davon gaben Nährstoffe oder Wasser zu Marsboden und maßen die freigesetzten Gase. Die Ergebnisse sind bis heute umstritten, aber der Ansatz zeigt, wie man auf Leben testen kann, ohne Zellen zu sehen.

Warum braucht man bei einem Test auf Leben eine Kontrolle?

Weil manche chemischen Reaktionen und physikalischen Vorgänge Kennzeichen des Lebens nachahmen, etwa Gasbildung oder wachsende Kristalle. Eine gleich behandelte Kontrolle zeigt, ob das Ergebnis daher kommt, dass die Probe lebt, oder vom Versuchsaufbau selbst.

Ohne Mikroskop erkennen, ob eine Probe lebt [Methoden]

Die Idee: die Kennzeichen des Lebens prüfen, nicht die Zellen

Im Biologieunterricht läuft die Frage „Lebt das?“ meist auf eine Liste von Kennzeichen hinaus. Lebewesen bestehen aus Zellen, wachsen und entwickeln sich, pflanzen sich fort, reagieren auf ihre Umwelt, verbrauchen Energie (Stoffwechsel) und halten ihre inneren Bedingungen stabil. Ein Mikroskop prüft das erste Kennzeichen direkt. Ohne Mikroskop testen Sie die übrigen, denn jedes davon lässt sich mit den Augen, einer Lupe und genug Zeit beobachten.

Wissenschaftler gehen genauso vor. Als die NASA 1976 die Viking-Landesonden zum Mars schickte, suchten die biologischen Experimente nicht nach Zellen. Sie suchten nach Stoffwechsel: Zwei davon gaben Nährstoffe oder Wasser zu Bodenproben und maßen die Gase, die dabei entstanden.

Sechs Dinge, die Sie ohne Mikroskop tun können

Kennzeichen	Was Sie tun	Was auf Leben hindeutet
Wachstum	Fotografieren Sie die Probe alle paar Stunden oder täglich mit gleichem Zoom und Abstand	Sie wird größer, breitet sich aus oder verändert von selbst ihre Form
Bewegung	Beobachten Sie bei 10- bis 40-facher Vergrößerung und nehmen Sie ein kurzes Video auf	Bewegung, ohne dass Wind, Wasserströmung oder Erschütterung sie verursachen
Reaktion auf Reize	Beschatten Sie eine Hälfte, geben Sie einen Tropfen Wasser dazu, berühren Sie sie sanft, geben Sie Nahrung dazu	Sie bewegt sich hin oder weg, öffnet sich, schließt sich oder verändert sich
Energieverbrauch	Verschließen Sie eine Probe mit Zuckerwasser oder feuchter Nahrung in einem Beutel oder einer Flasche mit Luftballon	Gas sammelt sich, der Beutel bläht sich oder der Ballon füllt sich; ein CO2-Indikator verfärbt sich
Fortpflanzung	Übertragen Sie ein winziges Stück auf eine frische Nahrungsquelle und beobachten Sie es mehrere Tage	Neue Kolonien, Keimlinge, Nachkommen oder Sporen erscheinen
Aufbau	Untersuchen Sie die Probe mit der stärksten verfügbaren Vergrößerung und Seitenlicht	Sich wiederholende, geordnete Strukturen: Hyphen, Wurzeln, Segmente, Beine, Adern

Führen Sie immer eine Kontrolle durch

Ein Ergebnis bedeutet nur etwas im Vergleich. Wenn Sie ein unbekanntes Pulver in Zuckerwasser testen, setzen Sie eine identische Flasche mit Sand oder Kochsalz und demselben Zuckerwasser an. Füllen sich beide Ballons, erzeugt etwas anderes als Leben das Gas, etwa eine chemische Reaktion. Füllt sich nur der Ballon mit der unbekannten Probe und geht das weiter, wenn Sie etwas davon in frisches Zuckerwasser übertragen, haben Sie einen guten Hinweis auf etwas Lebendiges, etwa Hefe.

Hitze liefert eine zweite Kontrolle. Kochen Sie einen Teil der Probe ab, lassen Sie ihn abkühlen und testen Sie ihn neben dem nicht gekochten Teil. Lebewesen werden durch Kochen meist abgetötet; eine chemische Reaktion läuft meist weiter.

Lupe oder Handy statt Mikroskop

Eine 10x-Handlupe oder eine Handy-Lupe ist dieselbe Art Werkzeug, die auch bei der Feldarbeit genutzt wird. Bei 10x bis 40x sehen Sie Schimmelfäden (Hyphen), die sich über Brot ausbreiten, Wasserflöhe und andere kleine Tiere, die im Teichwasser schwimmen, Wurzelhaare an einem Keimling, die Segmente und Beine von Milben und Springschwänzen und den Unterschied zwischen einem Kristall und einem Samen.

Ein Handy bietet zwei Dinge, die eine Handlupe nicht kann:

Eine Dokumentation. Fotos mit gleichem Zoom über mehrere Tage zeigen Wachstum, das Ihnen mit bloßem Auge nicht auffallen würde. Legen Sie auf jedem Foto ein Lineal oder eine Münze als Größenvergleich dazu.
Video. Bewegungen, die zu schnell oder zu klein sind, um ihnen live zu folgen, werden beim Abspielen deutlich. Der Zeitraffer in der Kamera-App macht langsame Bewegungen sichtbar, etwa wie sich eine Pflanze zum Licht dreht.

Jede Lupe ist geeignet; die Tests oben sind wichtiger als das Werkzeug. Wenn Sie LoupeLens auf einem iPhone nutzen, zoomt die App bis 40x mit regelbarem Licht, und Sie tippen für ein Foto oder halten gedrückt für ein Video. Der Artikel Taschenmikroskop für Schüler erklärt, wie Sie ein scharfes Bild bekommen und es gut ausleuchten.

Ein Beispiel: Lebt das Pulver?

Ansehen. Bei 20x bis 40x sehen Trockenhefe-Körnchen wie winzige raue Kügelchen aus; Sand sieht aus wie klare oder farbige, kantige Kristalle. Ansehen allein entscheidet die Frage nicht.
Füttern. Geben Sie einen Teelöffel des Pulvers in warmes Zuckerwasser in einer Flasche und ziehen Sie einen Luftballon über die Öffnung. Machen Sie dasselbe mit Sand in einer zweiten Flasche.
Warten und dokumentieren. Fotografieren Sie beide Flaschen alle 15 Minuten. Schaum und ein sich füllender Ballon in der ersten Flasche deuten auf Stoffwechsel hin.
Fortpflanzung testen. Geben Sie einen Tropfen der schaumigen Flüssigkeit in eine neue Flasche mit Zuckerwasser. Bildet sich wieder Gas, hat sich das, was darin ist, vermehrt.
Eine Kontrolle abkochen. Abgekochtes Pulver, das kein Gas mehr bildet, stützt den Schluss, dass die Aktivität von etwas Lebendigem kam.

Grenzen und Sicherheit

Manche nicht lebenden Dinge zeigen ein einzelnes Kennzeichen: Kristalle wachsen, Feuer verbraucht Energie und „vermehrt sich“, und ein vom Wind getragener Samen bewegt sich. Deshalb brauchen Sie mehrere Kennzeichen und eine Kontrolle.
Manche Lebewesen zeigen eine Weile fast nichts: Trockene Samen, Sporen und ruhende Eier können völlig inaktiv wirken. Ein negatives Ergebnis bedeutet „noch nicht gezeigt“, nicht „tot“.
Einzelne Zellen und Bakterien sind zu klein, um sie ohne Mikroskop einzeln zu sehen. Sie können Kolonien, Beläge und ihre Wirkungen sehen, aber nicht die Zellen selbst.
Halten Sie unbekannte Kulturen verschlossen, riechen Sie nicht an Behältern mit sichtbarem Schimmel und öffnen Sie sie nicht, waschen Sie sich die Hände und folgen Sie den Entsorgungsanweisungen Ihrer Lehrkraft.