Wie kann Leben aus toten Atomen entstehen?

Wie kann Leben aus toten Atomen entstehen

Warum Warum-Fragen nie mit Erklärungen beantwortet werden, wo sich in unserer Materie das Leben befinden könnte und für was uns noch die Regelsysteme fehlen, um die Welt im Kleinsten und Größten zu beschreiben

Ich hab da so ’ne Theorie: Das Phänomen, das wir Leben nennen, befindet sich nicht in der Materie, aus der wir bestehen, sondern dazwischen.

Bevor ich das näher ausführe, muss ich etwas vorausschicken: Ich bin kein Naturwissenschaftler und meine Kenntnisse der Physik, Chemie und Biologie sind begrenzt. Dennoch widmet sich dieser Essay größtenteils Erscheinungen und Vorgängen, die ganz klar in das Gebiet der Physik, Chemie und Biologie fallen. Ich möchte daher darum bitten, meine Thesen eher als Gedankenspiele denn als knallharte wissenschaftliche Behauptungen aufzufassen, da ich selbst nicht beurteilen kann, wie weit sie einer wissenschaftlichen Betrachtung standhalten. Über konstruktives Feedback wäre ich daher sehr dankbar.

Eltern, Erzieher und Lehrer können bestätigen, dass Kinder große Analytiker sein können, und zwar indem sie immer wieder eine einzige Frage stellen: „Warum?“ Über den Nerdcore-Blog bin ich auf folgenden schönen Dialog zwischen dem kanadischen Chemie-Professor Stephen McNeil und seiner dreijährigen Tochter gestoßen, den ich mal frei übersetzt habe (ich bitte um Nachsicht, falls durch die Übertragung einige wissenschaftliche Begriffe nicht korrekt sein sollten):

SARAH: Daddy, du warst in der Dusche?

DAD: Ja, ich war in der Dusche.

SARAH: Warum?

DAD: Ich war schmutzig. Die Dusche macht mich sauber.

SARAH: Warum?

DAD: Weil das Wasser den Schmutz wegwäscht, wenn ich Seife benutze.

SARAH: Warum benutzt du Seife?

DAD: Die Seife löst den Schmutz, so dass ich ihn abwaschen kann.

SARAH: Warum?

DAD: Weil Seife ein Tensid ist.

SARAH: Warum ist Seife ein Tensid?

DAD: Das ist eine gute Frage. Seife ist ein Tensid, weil es wasserlösliche Mizellen bildet, welche die ansonsten unlöslichen Schmutz- und Öl-Partikel lösen können.

SARAH: Warum bildet Seife Mizellen?

DAD: Seifen-Moleküle sind lange Ketten mit einem polaren, hydrophilen Kopf und einem nicht-polaren, hydrophoben Schwanz. Kannst du „hydrophil“ (im Original: hydrophilic) sagen?

SARAH: Aidrofawwic

DAD: Und kannst du „hydrophob“ (im Original: hydrophobic) sagen?

SARAH: Aidrofawwic

DAD: Exzellent! Das Wort „hydrophob“ bedeutet, dass es Wasser meidet.

SARAH: Warum bedeutet es das?

DAD: Es ist griechisch! „Hydro“ bedeutet Wasser und „Phobie“ bedeutet Angst. „Phobos“ ist die Angst. Also heißt „hydrophob“ Angst vor dem Wasser.

SARAH: Wie die Angst vor einem Monster?

DAD: Ein unheimliches Monster, sicher. Wenn ein Grieche Angst vor einem Monster hat, würde er sagen, er sei „gorgophob“.

(Pause)

SARAH: (rollt mit den Augen) Ich dachte, wir reden über Seife.

DAD: Wir reden über Seife.

(längere Pause)

SARAH: Warum?

DAD: Warum die Moleküle einen hydrophilen Kopf und einen hydrophoben Schwanz haben?

SARAH: Ja.

DAD: Weil die Kohlenstoff-Bindungen im Kopf höchst polar und im Schwanz effektiv nicht-polar sind.

SARAH: Warum?

DAD: Während Kohlenstoff und Wasserstoff fast die gleiche Elektronegativität haben, ist Sauerstoff viel stärker elektronegativ, wodurch die Kohlenstoff-Bindungen polarisiert werden.

SARAH: Warum ist Sauerstoff elektronegativer als Kohlenstoff und Wasserstoff?

DAD: Das ist kompliziert. Es gibt verschiedene Antworten auf diese Frage, je nachdem, ob man über die Pauling- oder Mulliken-Elektronegativitäts-Skalen spricht. Die Pauling-Skala basiert auf homo- versus heteronuklearen Bindungsstärke-Differenzen, während die Mulliken-Skala auf den atomaren Eigenschaften der Elektronenaffinität und der Ionisierungsenergie basiert. Aber letztlich geht alles auf die effektive Kernladung zurück. Die Valenzelektronen in einem Sauerstoffatom haben eine geringere Energie als in einem Kohlenstoffatom, und Elektronen, die von beiden geteilt werden, sind fester mit dem Sauerstoff verbunden, weil Elektronen in einem Sauerstoffatom eine größere Kernladung erhalten und damit eine größere Anziehungskraft auf den atomare Kern haben! Cool, was?

(Pause)

SARAH: Das verstehe ich nicht.

DAD: Das ist ok. Die meisten meiner Studenten tun’s auch nicht.

Auch wenn Herr McNeil sich in diesem Beispiel ziemlich gut geschlagen hat, dürfte er nach einigen weiteren Warum-Fragen zu den chemisch-physikalischen Grundvorgängen der Welt kommen, und schließlich zum Urknall, der wissenschaftlich postulierten Grundursache für das gesamte Universum. Wenn seine Tochter dann fragen würde „Und warum gab es den Urknall?“ dürfte selbst McNeil ein Problem bekommen, denn für dieses Ereignis gibt es bislang noch keine wissenschaftlich befriedigende Antwort, und selbst wenn man eine Ursache für den Urknall finden würde, könnte man erneut fragen, was die Ursache dieser Ursache wäre und befände sich in einem infiniten Regress (siehe auch: Letztbegründung).

Der entscheidende Punkt an allen Warum-Dialogen mit Kindern ist jedoch – auch bei diesem Beispiel – dass die Antwortenden streng genommen nichts erklären, sondern die jeweils hinter einem Phänomen liegende Prozesse beschreiben, und dann die Prozesse hinter diesen Prozessen. Die Fragesteller erfahren nichts über Ursachen sondern nur über Wirkungen, sie bekommen keine Erklärungen, sondern Beschreibungen.

Überspitzt könnte man sagen, dass die Naturwissenschaft gar nicht in der Lage ist, „Warum“-Fragen zu beantworten, sondern nur „Wie“-Fragen. Wollte man die Entstehung des Universums und die Existenz von Bewegung, Leben und Bewusstsein wirklich erklären – also angeben, für welchen Sinn sie geschaffen wurden – müsste man auf metaphysische, philosophische oder religiöse Antworten ausweichen: Die Grundursache könnte dann Gott heißen oder auch das „Geschick“ (Heidegger) oder der „Wille zur Macht“ (Nietzsche) – fundamentale Realitätsprinzipien, durch die es Existenz und Werden gibt.

Menschliche Roboter aus Elektrizität und toten Atomen

Aber das nur zur Einleitung. Der Punkt, der mich in diesem Zusammenhang interessiert, ist das Phänomen des Lebens. Angenommen, ein Kind fragt seine Eltern: „Warum gibt es Leben?“ Die Eltern könnten nun antworten, dass ein neues Lebewesen durch Fortpflanzung entsteht, genauer, weil dadurch ein Embryo entsteht, genauer, weil zuvor Eizellen mit Samen befruchtet wurden, genauer, weil die Eizelle nach dem Eindringen des Spermiums ihre zweite Reifeteilung (Meiose II) beendet … Auch hier ließe sich nun vom biochemischen Zellverhalten über chemische Eigenschaften von Molekülen bis hin zum Verhalten von Atmomen und deren kleinsten Bestandteilen weiterschreiten.

Bis heute ist die Frage, wo der Übergang von toter Materie zu einem belebten Organismus ist, eines der größten Rätsel der Naturwissenschaft. Natürlich kann auch ich nicht beantworten, wieso es Leben gibt, aber zumindest habe ich eine These wo dieser Übergang sein könnte. Wie der typische Warum-Frager habe ich mich am Ende meiner Fragekette immer wieder gewundert, wie es möglich ist, dass sich aus Atomen, welche tote, unbelebte Materie darstellen, Dinge bilden können, die Leben entwickeln? Man sollte annehmen, dass zum Beispiel eine Statue nicht lebendig wird, wenn sie aus vielen kleinen Teilen gebaut wird, die allesamt kein Leben enthalten. Wieso ist dies im Falle von Menschen, Tieren und Pflanzen anders?

Atome bestehen aus elektrisch geladenen Neutronen, Protonen und Elektronen. Muss die Ursache des Lebens also in der elektrischen Ladung dieser kleinsten Teilchen gesucht werden? Wenn ja, wären wir nur hochkomplexe Maschinen aus Materie und Elektrizität, nicht anders als ein Roboter. Dann hätte René Descartes mit seiner Annahme recht gehabt, dass wir alle nur „Gliedermaschinen“ mit unfassbar kleinen Zahnrädchen seien, und es wäre theoretisch kein Problem, mit rein technischen Mitteln Leben zu erschaffen (siehe auch: Mechanizismus). Doch ich persönlich kann mich mit dem Gedanken nicht abfinden, dass wir nur unvorstellbar komplexe Maschinen sind, deren Vorstellung von Leben nichts anderes darstellt, als unsere Unfähigkeit, jene Komplexität zu begreifen – eine Quantität, die Leben heuchelt.

Wenn wir diese Sichtweise ablehnen, was bleibt dann? Ich bin nicht der Ansicht, dass die kleinsten Teilchen irgendwo einen versteckten Lebensfunken in sich tragen, dafür sind sie zu dicht und zu einfach. Ich würde stattdessen die These aufstellen, dass sich das Leben bzw. dessen Ursache im „leeren“ Raum zwischen den Teilchen befindet, in Form von Beziehungen, die die sie zueinander einnehmen. Leben könnte demnach einen ähnlichen Status haben wie ein Naturgesetz, das ein Prinzip beschreibt, wie Materie miteinander wechselwirkt. Folgt man meiner These, könnte man auch sagen: Mit dem Tod eines Organismus werden die Beziehungen zwischen den Teilchen „aufgekündigt“, welche sich wieder in die unbelebte Materie auflösen (genau genommen ist die Materie auf ihrer atomaren Ebene allerdings immer unbelebt). Wenn ein Organismus stirbt, sterben nicht alle Atome einzeln, es stirbt nur die Kraft, die sie zusammenhält.

Ein Einwand könnte lauten, warum man überhaupt bei den Atomen nach den Ursachen des Lebens sucht, denn vielleicht gibt es Leben eben erst aber einer gewissen Komplexitätsstufe und darunter noch nicht. Ich würde entgegnen, dass die spätere Möglichkeit von Leben bereits auf den Ebenen darunter in irgendeiner Form vorhanden sein muss, dass es bereits hier Prozesse geben muss, die das Leben verursachen; denn wenn es die Wirkungen auf einer oberen Ebene gibt, muss es auch Ursachen dafür auf einer unteren geben. Es kann nicht einfach etwas ohne Ursache entstehen, und meine Überlegung lautet, dass diese Ursachen auf atomarer Ebene bislang noch nicht beobachtet werden können. Man könnte natürlich sagen, dass die elektromagnetischen Beziehungen, welche die kleinsten Teilchen zueinander einnehmen, jenes „Leben dazwischen“ darstellen, aber dagegen spricht, dass wir durch die Regelsysteme von Chemie und Physik bislang nicht verstehen können, wodurch diese Beziehungen Leben bilden. Möglicherweise reichen diese Regelsysteme dazu einfach nicht aus.

Wie gesagt, meine Theorie ist rein spekulativ, aber es geht mir nur darum, den Blick auf eine vielleicht übersehene Möglichkeit zu lenken. Zudem habe ich in den letzten Jahren durch meine Beschäftigung mit poststrukuralistischer Philosophie immer wieder die Entdeckung gemacht, dass es lohnender ist, sich nicht auf die Substanz oder die Zustände der Dinge zu konzentrieren, sondern auf ihre Interaktionen und Prozesse, denn letztere sagen das meiste über ein Objekt oder Subjekt aus und weisen ihnen den Platz in ihrer Ordnung zu. Aus einer Reihe von statischen Ruhepunkten lässt sich keine Bewegung konstruieren, Werden und Bewegung lassen sich nicht begreifen, wenn man von festen Teilchen ausgeht – nicht sie muss man beobachten, sondern das, was sich zwischen ihnen abspielt.
„Angesichts unserer Unfähigkeit, die Bewegung aus solchen Punkten zusammenzusetzen, schieben wir neue Punkte dazwischen und glauben also, die Beweglichkeit in der Bewegung immer enger zusammenzudrängen. Da die Bewegung uns dann aber immer noch entgleitet, substituieren wir einer endlichen und bestimmten Anzahl von Punkten eine „unendlich wachsende“ Zahl und versuchen so, aber vergeblich, mit der Bewegung unseres Gedankens in einer endlosen Addition die wirkliche und unteilbare Bewegung des Dinges nachzuahmen.“ (Henri Bergson, „Einführung in die Metaphysik“ Europäische Verlagsanstalt, Hamburg, 1993, S. 204) Bergson folgert: „Es existieren keine starren Dinge, sondern allein werdende Dinge, keine Zustände, die bleiben, sondern nur Zustände, die sich verändern.“ (S. 211)

Was kommt nach den Atomen?

Ich möchte eine weitere Überlegung anschließen: Wieso ist die Größe/Komplexität von Materie entscheidend dafür, dass sie bestimmten naturwissenschaftlichen Regeln gehorcht? Atome gehorchen physikalischen Regeln. Auf einer etwas höheren Stufe, wenn sie sich miteinander verbinden, kommen chemischen Regeln hinzu. Auch auf der nächsthöheren Stufe der organischen Moleküle und Verbindungen gelten weiterhin physikalische und chemische Regeln, aber sie reichen nicht mehr aus – die Biologie kommt ins Spiel. Gleiches gilt für weiteren Größen/Komplexitäts-Stufen: Die „darunter liegenden“ Regeln bleiben weiterhin wirksam, allerdings stets in Kombination mit einer neuen Regel-Schicht. Nachdem organisches Leben Bewusstsein und Selbstbewusstsein erlangt hat, müssen wir auf Psychologie zurückgreifen, treffen mehrere Wesen mit Selbstbewusstsein in einer Gesellschaft zusammen, brauchen wir die Soziologie, um die auftretenden Phänomene zu beschreiben.

Je komplexer die Realität wird, desto mehr Regelsysteme benötigen wir, um diese Komplexität zu begreifen. Mich beschleicht seit längerem der Verdacht, dass uns für die exakte Beschreibung der Globalisierung und ihrer Akteure immer noch die richtige Beschreibung fehlt. Ich bin mir nicht einmal sicher, ob Psychologie, Soziologie und Politik bereits ausreichen, um die Komplexitätsstufe „Menschheit“ zu beschreiben. Aber auch darüber hinaus sind neue, von uns noch nicht entdeckte oder erreichte Komplexitätsstufen denkbar, deren Regeln wir noch nicht kennen. Welche Stadien der Komplexität sind noch denkbar und welche Regeln könnten sie haben?

Daraus ergibt sich im Umkehrschluss die Frage, welche Regeln eigentlich unterhalb der atomaren Ebene herrschen, denn nach meinem bisherigen Gedankengang ließe sich das Prinzip formulieren: Je kleiner oder unkomplexer etwas ist, desto weniger Regeln scheint es zu gehorchen. Wie sieht es also unterhalb der atomaren Ebene aus? Gibt es eine Größen/Komplexitätsstufe des Materiellen, die wir nur noch mit abstrakter Ontologie beschreiben können oder auf der es gar keine Regeln mehr gibt oder gänzlich unbekannte?

Ich muss leider gestehen, dass ich die geneigten Leser mit den meisten dieser Fragen alleine lassen muss, ohne eine befriedigende Antwort für sie parat zu haben. Ziel dieses Essays war es nicht, auf die zahlreichen in ihm gestellten Fragen eine klare Antwort zu finden sondern darauf hinzuweisen, dass es überhaupt möglich ist, sie zu stellen und es vielleicht lohnt, sich näher mit ihnen zu beschäftigen. Für eine tiefere Beschäftigung fehlt es mir an naturwissenschaftlichen Wissen und es würde mich wie gesagt sehr freuen, wenn jemand, der sich da besser auskennt als ich, mich auf eventuelle Denkfehler meinerseits hinweisen könnte oder hilfreiches Input in die Kommentare schreiben würde.

10 thoughts on “Wie kann Leben aus toten Atomen entstehen?

  1. Mein Gedanke zum leben ist, dass was wir als leben kennen im Prinzip nur Chemische vorgänge sind die am Ende uns ergeben. Damit möchte sagen wir Unterscheiden uns nicht vom toten marterial. Wie denn auch wenn alles aus Atomen besteht.

  2. Wenn du interesse hast über das leben zu reden könnte man skype zur kummunikation verwenden :-) (Addname: crapmaster4 )

  3. Unser Wissen vergleiche ich mit einer Kugel die in einem Ozean des Nichtwissen schwimmt. Mit jedem zuwachs an Wissen vergrössert sich die Oberfläche der Kugel und hat mehr Berührungspunkte mit dem Ozean des Nichtwissen.

  4. Ich stelle mir schon seit einiger Zeit genau die gleichen Fragen wie du. Ich finde es auch erschütternd, wie wenig man zu diesem Thema findet. Die meisten Leute scheinen sich mit der „Unbeantwortbarkeit“ dieser Fragen abzufinden. Ich bekam sogar Suchvorschläge wie „Warum entstehen Warzen“ statt „Warum entsteht Leben“.
    Die Biologie kann ja über die Kennzeichen des Lebens (Reizbarkeit, Stoffwechsel, Wachstum, Fortpflanzung, Mobilität) etwas als lebendig definieren. Dass alle dafür notwendigen Prozesse chemischer Natur sind, wirkt zumindest auf den ersten Blick einleuchtend. Eine ebene tiefer sind dann physikalische Phänomene für die chemischen Vorgänge verantwortlich. Wer will kann auch noch eine ebene tiefer springen zu den quanten u wenn oder falls man noch eine ebene darunter entdeckt auch gern noch weiter. In diese Richtung wirkt die Zerlegung eigentlich schlüssig. Wenn man jetzt aber in einem Satz wieder zurück zur Biologie springt, ergibt das ganze für mich überhaupt keinen Sinn mehr. Wie sollen Wechselwirkungen zwischen Atomen (soweit ich weiß nur elektromagnetisch u Gravitation, vielleicht noch Restwirkungen der starken u schwachen Wechselwirkungen), die ja bei jeder Form von Materie – egal ob lebendig oder tot – dieselben sind, entscheiden, ob sie Prozesse starten, die nur in lebendiger Materie vorkommen? Irgendwie muss es also doch einen Unterschied geben.
    Noch verwirrender wird es dann, wenn ma noch Dinge dazunimmt, die weder ganz tot noch ganz lebendig sind. Viren zum Beispiel haben keinen Stoffwechsel u können sich ohne Wirtszelle nicht vermehren. Trotzdem können sie an Zellen andocken u ihr eigenes Erbgut in das der Zelle einschleusen. Viren haben also das Ziel sich zu vermehren u den Fortbestand ihrer Art zu sichern. Ein Ziel, das tote Materie, wie Steine, nicht hat. Noch schlimmer sind Pilzsporen, die selbst überhaupt keine Kennzeichen des Lebens erfüllen, aber, sobald die Umstände passen, zu einem Pilz werden u dann alle Kennzeichen erfüllen. Es kann also nicht nur lebendige Materie sterben, sondern auch tote Materie lebendig werden. Dieses hin- und herspringen zwischen Leben und Tot spricht wieder dafür, dass es auf atomarer Ebene keinen Unterschied gibt.
    Warum entsteht überhaupt Leben? Nicht Wie? Sondern Wieso? Ich will jetzt nicht auf den Sinn des Lebens hinaus, sondern auf den hypothetischen Gedanken der Natur, wenn sie Leben entstehen lässt. Dass Leben einfach nur zufällig ist reicht mir einfach nicht aus. Einstein meinte auch schon, dass man unter Berücksichtigung aller Parameter jedes Szenario vorherbestimmen kann. Im Moment sieht es in der Quantenmechanik zwar nicht danach aus, aber wer kann schon beweisen, dass diese scheinbar zufälligen Ereignisse nicht von uns bisher unbekannten Gesetzten abhängen. Es muss also laut Einstein einen oder mehrere Paramter geben, die festlegen, ob etwas lebendig wird. Ich habe von einer Theorie gehört, die besagt, dass Leben wegen dem zweiten Satz der Thermodynamik zwangsläufig entstehen muss (http://youtu.be/DpuHOqbDjoc). Grundgedanke der Theorie ist, dass nach unendlich langer Zeit alles in einem abgeschlossenen System, wie unserem Universum, die selbe Temperatur hat. Das liegt daran, dass immer nur warme Objekte Wärme an kältere Objekte abgeben und nicht umgekehrt. Leben sollen so gut darin sein Wärme abzugeben, dass es nur deshalb entsteht. Wirklich nachvollziehen kann ich diese Theorie aber auch nicht. Denn inwiefern geben wir Wärme besser ab als ein 36°C warmer Stein? Wir schützen uns sogar noch davor Wärme abzugeben durch Winterjacken oder -pelze. Das einzige, was ich mir vielleicht einreden lassen könnte wäre, dass wir durch unsere Bewegung abgegebene Wärme besser verteilen.
    Wie auch immer. Danke für deinen Artikel! Es freut mich zu lesen, dass ich nicht der einzige bin, der an diesem Problem verzweifelt und ich hoffe, dass ich mit meinen Gedanken vielleicht neuen Diskusionsstoff bieten konnte ;)

  5. Hallo lieber Verfasser, ich finde Ihre Überlegunge sehr anregend und durchaus schlüssig.
    Freundlichen Gruß Daniela

  6. Woraus besteht der Mensch, so ganz ganz grob. Hauptsächlich Wasser. Dazu kommen Eiweise, Mineralien wie Eisen, Salz und weitere wie jeder weis. Sozusagen der „Lego“ Koffer für das Model Mensch bzw Lebenwesen. Zusammen, wirken diese Dinge das man Leben kann.
    Wenn ich das ganze jetzt selber nehme und das in eine Schüssel werfe, dann lebt das nicht. Und da muss doch dann eigentlich was sein, was den Dingen das Leben einhaucht. Ich meine, die Zutaten, wenn man das so nennen möchte, sind die selben. Nur zum leben kriegt man sie nur auf eine Weise.

  7. Mir fällt zu diesen Überlegungen nur als Beispiel ein Computer ein. Bei aller technischen Entwicklung benötigt er eine Software sonst bleibt der Bildschirm schwarz. Und diese Software ist kein Zufallsprodukt, sondern das Ergebnis hoher kreativer Intelligenz. Wie lässt sich das mit Evolution erklären, also einer aus sich selbst heraus entstehende Aufwärtsentwicklung.
    Meine Überzeugung: es gibt diese kreative Intelligenz, ich nenne sie Gott.

  8. Auch wenn der Artikel schon fast 3 Jahre alt ist muss ich dennoch kommentieren. Sehr anregende Gedanken, ich bin interessiert daran mich darauf einzulassen.

  9. Sehr interessante Gedanken! Die Annahme, dass die Prozesse zwischen den Teilen zuständig sein könnten, finde ich äußerst interessant, da auch im Alltag alles im Prozess entsteht. Lässt mich auf jeden Fall nachdenken, danke!

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