Leben

Was macht aus einer Ansammlung von Atomen, Molekülen, Nukleinsäuren ein Lebewesen? Was unterscheidet das Lebewesen vom toten Körper, von der Leiche?

Materiell nichts, daher kann man sagen, dass das Leben an sich immateriell ist, sich aber durch die Materie ausdrücken kann. Die Lebendigkeit kann man Seele nennen und sagen, alles Lebende sei beseelt.

Die Lebendigkeit ist bei geschlechtlicher Fortpflanzung bereits vor der Befruchtung in den Keimzellen vorhanden.

Leben entsteht aus Leben. Wie es zum ersten Leben auf der Erde kam ist unbekannt. Ist aber Leben da, kann es sich zu immer komplexeren Organismen entwickeln.

Nach der Oogamie entsteht nach einem evolutiv entwickelten Plan in Wechselwirkung mit der Umwelt ein lebender, beseelter Organismus, wenn die Umgebung die notwendigen chemischen Substanzen und physikalischen Bedingungen zur Verfügung stellt. Dieser Organismus erblüht und verwelkt im Verlauf seiner Lebensspanne.

Der jeweilige genetische Plan bestimmt die körperliche Erscheinung, wie Art, Geschlecht, Größe, Proportionen, Hautfarbe, Augenfarbe, Haarfarbe, Haardicke, Haarwachstum und viele andere, sowie auch psychische Merkmale wie Impulsivität, Risikobereitschaft, Entscheidungsfreude, Empathie, Abstraktionsvermögen und anderes.

Lebewesen können sich fortpflanzen und sind je nach Komplexität zu Bewegungen, zu Schmerzempfindungen und Gefühlen, zum Kommunizieren, zu vorausschauendem Denken und zum absichtsvollen Handeln fähig.

Das Lebewesen, falls Tier oder Mensch, kann im Normalfall wach oder schlafend sein, in besonderen Fällen durch Krankheit, Vergiftung oder Verletzung auch bewegungsunfähig, amnesisch, komatös oder nur vegetativ lebendig.

Bei zu starker Schädigung des Organismus entweicht das Leben aus ihm oder genauer: Der Ausdruck von Leben durch diesen nun defekten Organismus ist fortan nicht mehr möglich. Der Körper zerfällt, denn der Organismus insgesamt ist wie die Organe und die Zellen auf eine bestimmte Umgebung angewiesen. Entfällt nur eine notwendige Voraussetzung, bricht alles zusammen wie ein Kartenhaus. Kein Leben mehr.

Leben nach dem Tod, unsterbliche Seelen, immaterielle Entitäten sind Spekulation. Schon die Frage, ob Leib und Seele, Geist und Körper ein und dasselbe (Monismus) oder zwei (Dualismus) sind, wird man nie beantworten können.

Was macht einen Menschen aus? Ist es seine Persönlichkeit, seine Individualität, seine Geschichte, sind es seine Erinnerungen?

Das Gehirn ist sehr anpassungsfähig, besonders im jungen Alter. Es gibt Menschen, denen wurde im frühen Kindesalter das halbe Gehirn operativ entfernt oder sie hatten von Geburt an ein unvollständiges Gerhirn und sie leben dennoch ganz unauffällig ohne Einschränkungen. Andererseits führen gewisse Erkrankungen des Gehirns (Alzheimer, Durchblutungsstörungen, Parkinson) zu irreversiblen geistigen Beeinträchtigungen. Der fortgeschritten demente Mensch lebt zwar, doch ein großer Teil seiner selbst scheint bereits verloren oder vorangegangen zu sein, denn er erkennt niemanden mehr.

Biologische Evolution

Seit einigen Hundert Millionen Jahren hat die Erde eine stabile Biosphäre, innerhalb derer sich die biologischen Lebensformen weiterentwickelt haben. Möglich wurde dies

  • durch die Weite und relative Kühle des Weltalls, durch die Struktur und Ordnung erst möglich wird.
  • durch unzählige Sternengenerationen, die schwere Elemente aus Wasserstoff und Helium erbrütet haben.
  • durch das Element Kohlenstoff, das vierfache Bindungen eingehen kann und komplexe Moleküle ermöglicht, die alle Aggregatzustände umfassen.
  • durch den ruhigen Platz der Sonne zwischen den Spiralarmen der Milchstraße, auf genau dem Radius, wo sie so schnell um das Zentrum der Galaxie rotiert wie die Spiralarme selbst.
  • durch die Strahlung der Sonne, die in genau passendem Abstand zur Erde steht
  • durch die Atmosphäre der Erde, die Licht und Wärme auf die Erdoberfläche lässt, nicht aber die lebensgefährliche Gamma- und Röntgenstrahlung. Auch die UV-Strahlung wird auf ein gesundes Maß reduziert (Ozonschicht).
  • durch die geregelte Zusammensetzung der Atmosphäre. Der Sauerstoffvolumenanteil liegt seit 200  Millionen Jahren zwischen 21 unnd 26 %.
  • durch das Magnetfeld der Erde, das die Atmosphäre vor dem Weggeblasenwerden durch den Sonnenwind schützt.
  • durch den geregelten Salzgehalt des Meerwassers. Er entspricht dem Salzgehalt unseres Blutes.
  • durch eine seit Jahrmillionen recht konstante Durchschnittstemperatur knapp über dem Schmelzpunkt und unter dem Siedepunkt von Wasser, obwohl die Intensität der Sonneneinstrahlung im Laufe der Erdgeschichte stark geschwankt hat.

Die Erde hat offensichtlich die Fähigkeit, günstige Lebensbedingungen zu schaffen und aufrecht zu erhalten: Strahlung, Temperatur, Sauerstoff- und Salzkonzentration sind optimal für das Leben. Die Erde ist auf geheimnisvolle Weise selbst ein lebender Organismus, in dessen Pelz wir hausen (James E. Lovelock: GAIA – Die Erde ist ein Lebewesen, Scherz 1992). Sie beherbergt neben den gut 7 Milliarden Menschen etwa 4000 Arten von Säugetieren, 1.500.000 Tierarten und 500.000 Arten von Pflanzen, darüber hinaus etwa 5.000.000 bis 40.000.000 weitere – zum großen Teil noch nicht entdeckte – Spezies, wovon die meisten Insekten, wirbellose Tiefseebewohner und Mikroorganismen (Archaea, Bacteria, Pilze, Mikroalgen, Protozoen) sind.

Lebensformen sind sehr kräftig und vielfältig.

Die Entstehung der Arten ist ein wundervoller natürlicher Entwicklungsprozess, bei dem Umwelt und Anlagen der Lebensformen interagieren. Dies hat auch unsere Körper ermöglicht.

Der Mensch hat in den letzen Jahrhunderten seine Umwelt und Selektionsprozesse stark verändert. Wer wie viele Kinder bekommt, wird heute nicht mehr von natürlichen Kriterien geleitet sondern hängt ab von politischen Rahmenbedingungen, von persönlichen Interessen, von der Bildung, von der Religionszugehörigkeit und vielem mehr.

Lebewesen bestehen aus den gleichen Bausteinen (den chemischen Elementen) wie alle Materie. Säugetiere bestehen beispielsweise zu 99 % aus den ersten 20 Elementen des periodischen Systems (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Natrium, Kalzium, Phosphor, Fluor, Schwefel, Chlor u. a.), ergänzt durch Spuren der Elemente 21 bis 53 (Eisen, Zink, Jod, Kobalt, Silizium, Kupfer, Mangan, Chrom, Selen, Molybdän u. a.).

Alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Diese sind von sehr unterschiedlicher Größe. Eine menschliche Eizelle ist beispielsweise 85000 mal so groß wie eine Spermiumzelle. Drei Gruppen werden unterschieden: Die Bacteria, die Archaeen und die Eukaryoten.

Letztere sind selbst wiederum Organismen bzw. Lebensgemeinschaften, denn sie haben Zellorganellen bzw. Bewohner mit bestimmten Aufgaben:

  • Ein Zellkern (Steuerung, Bauplan)
  • Hunderte Mitochondrien (Glucose-Kraftwerke, Fettsäure-Kraftwerke, Lebewesen in Symbiose, autarke Vermehrung, eigene DNA, matrilinear)
  • Plastide (Glucose-Produzenten, autarke Vermehrung)
  • Endoplasmatisches Retikulum (Transporteur)
  • Ribosomen (Eiweißherstellung)

Zellen bestehen zu 77 % aus Wasser, zu 14 % aus Proteinen (Eiweißen) und zu 9 % Nukleinsäuren (DNA und RNA), Salzen und Polysachariden. Zellen enthalten ihren Zell-Bauplan, gennant Chromosomensatz oder Genom. Gene sind Chromosom-Abschnitte. Sie bestehen aus DNA, Informationen zur Generierung der mRNA, die wiederum Proteine herstellt.

Das Alphabet der DNA besteht aus 4 Zeichen: G, A und T, C
das der RNA aus den Zeichen G, A, und U, C.

  • Jeweils 2 Zeichen bilden ein Basenpaar (2 Bit, also 4 Werte: GU, GC, AU, AC).
  • Je 3 Basenpaare bilden ein WortCodon genannt (6 Bit, also 64 Werte).

Die 4^3= 64 verschiedenen Basen-Tripletts der mRNA (Codon) kodieren 22 α-Aminosäuren. Bei der Proteinbiosynthese ist ein Codon (das AUG) gleichzeitig Kennzeichen für den Start der Kette aus Aminosäuren (Protein), drei andere (UAG, UGA UAA) schließen die Synthese des Proteins ab. Statistische Analysen haben ergeben, dass der Code sehr stark optimiert ist. Alle bekannten Lebewesen verwenden diesen Code, nur bei Mitochondrien sowie einigen Bakterien und Pilzen ist er leicht abgewandelt.

Meist 100 – 300 Worte (Codons) bilden einen SatzGen genannt, und sind Baupläne für Proteine. Man hat etwa 23.700 solcher Sätze im menschlichen Erbgut gefunden, diese kodieren auf noch nicht geklärte Weise allerdings ein Vielfaches an Proteinen. Das menschliche Proteom besteht aus mehr als 500.000 Proteinen.

Ein kurzes Protein ist beispielsweise Hämoglobin, welches aus 146 Aminosäuren zusammengesetzt ist, ein sehr verbreitetes längeres ist Kollagen, welches aus 1055 Aminosäuren besteht. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich Hämoglobin zufällig bildet, liegt bei 1:10^190, dass Kollagen spontan entsteht, ist so gut wie unmöglich. Für die Funktion eines Proteins ist nicht nur die korrekte Reihenfolge der 20 Aminosäuren wichtig, sondern auch die korrekte Faltung der Kette.

  • Etwa 1000 Sätze bilden ein Kapitel, Gen-Faden oder Chromosom genannt. Es hat die Form einer Doppelhelix.
  • Alle Kapitel zusammen bilden das BuchGenom genannt.

Das Genom des Menschen ist ein Buch mit 23 Kapiteln, 23.700 Sätzen und gut 3 Milliarden Worten.

Ein gewöhnliches Buch hat pro Seite etwa 250 Worte, so dass man 13.000 Bücher mit jeweils 1000 Seiten zum Abdrucken des Genoms bräuchte.

Allerdings ist ein Genom bei weitem nicht so einfach zu lesen wie ein Buch. Es ist in einer unbekannten Sprache geschrieben, die erst noch entschlüsselt werden muss. Die Hoffnung der Wissenschaftler auf nachvollziehbare Beziehungen zwischen Genen und körperlichen Merkmalen, auch Krankheiten, wurden enttäuscht. So bestimmen zum Beispiel bei der Körpergröße des Menschen rund 700 verschiedene Gene 80 Prozent des Größenkorridors.

Die 46 Gen-Fäden einer einzelnen menschlichen Zelle haben zusammen eine Länge von immerhin 2 Metern. Alle Gen-Fäden sämtlicher Zellen eines Menschen zusammen haben aneinander gelegt eine Länge von 1 AE (Astronomische Einheit).

  • Jeder Mensch ist einzigartig, selbst dann, wenn es zwei Menschen mit gleichem Erbgut gäbe, was jedoch nicht einmal bei eineiigen Zwillingen der Fall ist.
  • Die Anzahl der Chromosomen bedeutet nicht viel: Menschliche Zellen haben 23, die Zellen einer Fliege haben 4 bis 8 und die einer Katze 38 Chromosomen, die Zellen eines Huhnes und auch die eines Hundes haben 78 Chromosomen, ein Schachtelhalm gar 216.
  • Bei den Wühlmäusen hat man entdeckt, dass ihre Chromosomenzahl zwischen 17 bis 64 variiert, obwohl sie äußerlich nicht zu unterscheiden sind.

Das menschliche Gehirn besitzt etwa 86 Milliarden Nervenzellen, die durch etwa 100 Billionen Synapsen eng miteinander verbunden sind. Durchschnittlich ist ein Neuron demzufolge mit 1000 anderen Neuronen verbunden und könnte von jedem beliebigen anderen Neuron aus in höchstens vier Schritten erreicht werden. Es verarbeitet bis zu 2.500 GB pro Sekunde bei einer Leistungsaufnahme von nur 15 bis 20 Watt. Die dafür benötigte Energie kann mit täglich 120 g Glucose bereitgestellt werden.