Materie als kosmisches Erbe: Kontrast zwischen atomarer Ewigkeit und Lebensendlichkeit

Die Materie, aus der der menschliche Organismus besteht, ist ein kosmisches Erbe, dessen Ursprung sich in die frühesten Epochen des Universums zurückverfolgen lässt. Fast alle Atome im Körper wurden vor rund 13,8 Milliarden Jahren, kurz nach dem Urknall, synthetisiert, als die ersten Elemente wie Wasserstoff und Helium entstanden. Diese fundamentalen Bausteine, die Sterne, Planeten und biologische Strukturen ermöglichen, sind im Wesentlichen unzerstörbar und werden voraussichtlich noch lange nach dem Erlöschen der Erde existieren. Das Gesetz der Erhaltung der Masse garantiert die Kontinuität dieser atomaren Einheiten, die lediglich ihre Anordnung verändern.

Die zentrale Diskrepanz liegt nicht in der Beständigkeit der atomaren Substanz, sondern in der Vergänglichkeit der Lebensform selbst. Leben manifestiert sich als eine hochspezifische und temporäre Organisation dieser Materie. Die Astrobiologin Betül Kaçar, Professorin an der University of Wisconsin-Madison und Leiterin eines von der NASA finanzierten Forschungszentrums, fasst dies zusammen: „Leben ist Chemie, die ein Gedächtnis hat“. Diese molekulare Architektur, charakterisiert durch selbstkopierende Moleküle, komplexe Reparaturmechanismen und einen aktiven Stoffwechsel, ist energetisch aufwendig zu erhalten.

Die Existenz lebender Systeme stellt einen ständigen Kampf gegen die Entropie dar, den universellen Drang zur Unordnung, wie er im zweiten Hauptsatz der Thermodynamik postuliert wird. Hochgeordnete biologische Systeme mit niedrigem Entropiezustand können ihre innere Struktur nur aufrechterhalten, indem sie Energie aus der Umgebung aufnehmen und diese als Wärme oder durch chemische Umwandlungen wieder abgeben, was eine Zunahme der Entropie in der Umgebung bewirkt. Beispielsweise führt die aerobe Oxidation von Glucose zu einer Zunahme der Teilchenzahl von sieben Edukt-Teilchen auf zwölf Produkt-Teilchen, was eine positive Entropieänderung impliziert. Der Tod markiert den Moment, in dem dieser notwendige Energiefluss versiegt und das System in den thermodynamischen Gleichgewichtszustand übergeht, wodurch die spezifische Ordnung zerfällt.

Die Zusammensetzung des menschlichen Körpers verdeutlicht die Dominanz weniger Elemente, die durch kosmische Prozesse entstanden sind. Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff machen zusammen 96,2% des Körpergewichts aus, wobei der Großteil des Körpers aus Wasser besteht. Wasserstoff und Sauerstoff sind atomar gesehen die häufigsten Bestandteile. Schwerere Elemente, wie Eisen und Jod, wurden erst später durch stellare Nukleosynthese in Sternen, insbesondere in Roten Riesen und Supernovae, erzeugt. Der Gedanke, dass wir aus „Sternenstaub“ bestehen, ist somit eine wörtliche Beschreibung unserer Herkunft.

Wenn ein Organismus stirbt, wird kein Atom vernichtet; die Materie wird lediglich neu verteilt, sei es als Sedimentgestein oder als Nährstoff für andere Lebensformen. Das Verschwinden betrifft die spezifische, hochkomplexe Konfiguration, die das individuelle Selbst ausmacht. Astrobiologin Betül Kaçar, die an der Erforschung der Ursprünge des Lebens beteiligt ist und deren Arbeit von Institutionen wie der NASA und der Harvard University anerkannt wurde, untersucht diese molekularen Mechanismen, die das Gedächtnis des Lebens bewahren. Das tiefgreifende Paradoxon besteht darin, dass die uralten, fast ewigen Atome des Kosmos eine Anordnung gefunden haben, die nun in der Lage ist, die eigene Endlichkeit und die Unvergänglichkeit ihrer Bausteine zu reflektieren.