Warum lebst du noch?

Genau in dieser Sekunde befindest du dich

Auf einem schmalen grat zwischen leben und tod.

Du spürst es wahrscheinlich nicht, aber es

Geht eine unglaubliche menge an aktivität in dir vor, und diese aktivität kann niemals aufhören.

Stell dir du bist ein Slinky, der eine Rolltreppe runter fällt, die nach oben fährt. Aus irgendeinem Grund ist es kein Fan aufregender Dinge, sondern versucht, so langweilig wie möglich zu sein. Wir nennen dieses Prinzip „Entropie“, und es ist eine fundamentale Regel unseres Universums. Es ist ziemlich kompliziert und kontraintuitiv. Im Moment musst du nur wissen, dass lebendige Dinge von Natur aus spannend sind. Eine Zelle ist mit Millionen von Proteinen und Millionen von einfacheren Molekülen wie Wasser gefüllt. Tausende von komplexen, sich selbst replizierenden Prozessen laufen bis zu Hunderttausende Male pro Sekunde ab. Um lebendig und aufregend zu bleiben, muss sie ständig daran arbeiten, sich selbst davon abzuhalten, Entropie zu erreichen und langweilig und tot zu werden. Die Zelle muss sich vom Rest des Universums abgrenzen.

Sie tut dies zum Beispiel, indem sie die Konzentration bestimmter Moleküle innen und außen unterschiedlich hält durch aktives Abpumpen überschüssiger Moleküle. Um, so etwas zu tun, braucht eine Zelle Energie. Energie ist die Fähigkeit der Dinge im Universum, Arbeit zu verrichten; eine Sache zu bewegen oder zu manipulieren; Veränderungen zu bewirken. Diese Fähigkeit kann weder geschaffen noch zerstört werden. Die festgelegte Energiemenge im Universum wird sich nie ändern. Wir wissen nicht warum, es ist einfach so. Vor Milliarden von Jahren bestand also eine der wichtigsten Herausforderungen für die ersten Lebewesen darin, nutzbare Energie zu erhalten. Wir wissen nicht viel über die ersten Zellen, außer dass sie ihre Energie aus einfachen chemischen Reaktionen bezogen. Und sie fanden das ultimative Energieübertragungssystem: den energetischen Baustein des Lebens. Das Molekül Adenosintriphosphat oder ATP.

Seine Struktur macht es einzigartig gut darin, Energie aufzunehmen und freizusetzen. Wenn eine Zelle Energie benötigt, z.B. um Moleküle herauszupumpen oder eine defekte Mikromaschine zu reparieren, kann ATP sie abbauen und die chemische Energie nutzen, um Arbeit zu verrichten und Veränderungen zu bewirken. Deshalb sind Lebewesen in der Lage, Dinge zu tun. Wir wissen nicht, wann und wie genau das erste ATP-Molekül auf der Erde entstanden ist. Aber jedes Lebewesen, das wir kennen, benutzt ATP oder etwas sehr Ähnliches, um seine interne Maschinerie am Laufen zu halten. Es ist für fast jeden Prozess maßgeblich. Pflanzen, Pilze, Bakterien und Tiere müssen überleben. Ohne ATP gäbe es kein Leben auf der Erde. Wahrscheinlich überall nicht.

Der Abbau von Chemikalien für die Energiegewinnung ist zwar schön und gut, aber die Frühzeit hat die größte verfügbare Energiequelle verpasst: Die Sonne. Die Sonne verschmilzt Atome und strahlt Photonen ab, welche Energie in das Sonnensystem transportieren. Aber diese Energie ist roh und unverdaulich. Sie muss raffiniert werden. Nach Hunderten von Millionen Jahren Evolution hat endlich eine Zelle herausgefunden, wie man die Sonne essen kann.

Sie absorbierte Strahlung und wandelte einen großen

Teil davon in nette kleine chemische verpackungen um, mit denen sie am leben bleiben konnte.

Wir nennen diesen Prozess: Fotosynthese. Man nimmt Photonen, die mit elektromagnetischer Energie wackeln, und verwendet einen Teil dieser Energie, um verschiedene Moleküle zu verschmelzen und miteinander zu verbinden. Die elektromagnetische Energie wird in chemische Energie umgewandelt, die im ATP-Molekül gespeichert ist. Dieser Prozess wurde sogar noch besser, als einige Zellen lernten, bessere Chemikalienpakete herzustellen: Glukose oder Zucker.

Leicht zu zerlegen, energiereich und ziemlich schmackhaft. Das ist so praktisch, dass einige Zellen beschlossen, dass sie, anstatt die ganze lästige Fotosynthesearbeit selbst zu erledigen, einfach andere Zellen, die das tun, schlucken und deren Glukose und ATP an sich nehmen. Dies gilt weithin als einer der größten Anime-Verrate in der Evolutionsgeschichte. Und so ging es weiter. Fotosynthetisierende Zellen konnten meist Energie an ihren Oberflächen nutzbar machen, was ihre maximale Energieproduktion begrenzte, was ihre evolutionären Wege etwas einschränkte. So verging die Zeit. Einige Zellen stellten Zucker her, andere aßen ihn auf. Die Evolution hat ihr Ding getan, aber im Großen und Ganzen sind die Dinge über Hunderte von Millionen Jahren ziemlich gleich geblieben. Bis eines Tages eine Zelle eine andere aß und sie dabei nicht tötete. Stattdessen wurden sie zu einer Zelle.

An diesem Tag hatte sich zwar nichts geändert, aber die Erde wurde für immer anders. Diese Zelle wurde der Vorfahre aller Tiere auf diesem Planeten. Blauwale, Amöben. Dinosaurier, Quallen. Rosa Gürtelmull und Riesengleiter. Und natürlich du. Alle lassen sich bis zu diesem Moment zurückverfolgen. Die Verschmelzung dieser beiden Lebewesen ist deshalb so wichtig, weil diese beiden Zellen, als sie zu einer Zelle wurden, viel mächtiger wurden. Die ehemals unabhängige Zelle im Inneren, konnte aufhören zu versuchen, zu überleben. Sie konnte sich auf eine Sache konzentrieren: ATP zu bilden.

Sie wurde zum Kraftwerk der Zelle: das erste Mitochondrium. Die Aufgabe der Wirtszelle wurde es, das Überleben in der gefährlichen Welt zu sichern und das Mitochondrium mit Nahrung zu versorgen. Die Mitochondrien kehren die Fotosynthese in einem ähnlich komplexen Prozess grundsätzlich um. Sie nehmen Zuckermoleküle, die wir aus dem Essen anderer Lebewesen gewonnen haben, und verbrennen sie mit Sauerstoff und Vorläufermolekülen, um neue, energiereiche ATP-Moleküle zu bilden. Dieser Prozess funktioniert wie ein winziger Ofen und spuckt Abfallprodukte wie CO2 aus, Wasser und ein wenig kinetische Energie, die du als Körperwärme erlebst. Diese erste Arbeitsaufteilung führte dazu, dass der neuen Zelle weit mehr Energie zur Verfügung stand als jeder Zelle zuvor, was mehr Möglichkeiten für die Evolution bedeutete, um komplexere Zellen zu ermöglichen. Irgendwann begannen sich aus diesen Zellen kleine Gruppen oder Gemeinschaften zu bilden, die zu mehrzelligem Leben und schließlich zu dir wurden. Heute bist du ein Haufen von Billionen von Zellen, jede gefüllt mit Dutzenden, wenn nicht Hunderten von kleinen Maschinen, die dich mit nutzbarer Energie versorgen, um dich am Leben zu erhalten. Wenn dieser Prozess unterbrochen wird, und sei es auch nur für einige Minuten, stirbst du.

(Teaser von Kurzgesagt: Wissenschaftskrieg, erscheint 2021).

 

Aber wenn das Leben so zerbrechlich ist,

Wäre es dann nicht eine gute idee, atp zu speichern, so wie wir zucker in unseren fettzellen speichern, damit wir nicht sterben, wenn wir eine zeit lang aufhören zu atmen? wenn das leben so viele probleme gelöst hat, damit sie heute leben können, was hat es dann mit der sache mit dem schnellen sterben auf sich? selbst einfache kolibakterien bilden bei jeder zellteilung etwa das 50-fache ihres körpergewichts an atp.

Deine Billionen von Zellen benötigen eine Menge ATP, um dich am Leben zu halten. Jeden Tag produziert und wandelt dein Körper etwa 90 Millionen, Milliarden, Milliarden Moleküle ATP um: etwa so viel wie dein eigenes Körpergewicht. Man braucht einen ganzen Menschen im Wert von ATP, um einen einzigen Tag zu überstehen. Selbst die Speicherung von genügend ATP für ein paar Minuten ist grundsätzlich unmöglich. Ein ATP-Molekül ist wirklich gut geeignet, um Energie schnell zu verlagern, aber es ist schrecklich als Speicher, da es nur ein Prozent der Energie eines Glukosemoleküls bei der dreifachen Masse besitzt. ATP wird also ständig produziert und ziemlich schnell verbraucht. Dies war die kurze und vereinfachte Geschichte des Moleküls, das es dir ermöglicht, sich vom toten Universum zu unterscheiden und der Slinky auf der Rolltreppe zu sein. Es ist eine seltsame Geschichte. Es gibt dieses Molekül, das du brauchst, um jederzeit überleben zu können.

Du brauchst es, um in Bewegung zu bleiben, denn selbst eine kurze Pause bringt deinen Slinky zum Stillstand. Und du musst es selber tun. Es ist so, als würde man ein Auto mit voller Geschwindigkeit fahren und dabei Kraftstoff im Kofferraum mit Gerümpel produzieren, das man vom Straßenrand aufhebt. Soweit wir wissen, begann dies alles vor Milliarden von Jahren, als winzige Teile des toten Universums zusammenkamen und für einen Augenblick zu etwas anderem wurden. Es konnte sich selbst am Leben erhalten. Es konnte wachsen. Dieser Moment setzte den Slinky in Gang, und seitdem geht das so weiter. Von den allerersten Zellen bis hin zu deinen Zellen, welche das jetzt beobachten. Irgendwann wirst du wieder mit dem Rest des toten Universums verschmelzen. Vielleicht erzählst du ihm Geschichten über deine Abenteuer.