Leben auf Silizium-Basis
08.05.2006 um 16:04Also ich finde es faszinierend solche Gedankengänge zu vollziehen, wenn wirdavon
ausgehen würden, wie denn ein Leben auf Silicium- Basis aussehen könnte.
Nun ist
ja Kohlenstoff in unserem Sonnensystem reichlich vorhanden, wenngleich esandere Elemente
noch viel häufiger gibt. Zwar sind 99% der im Universum vorkommendenAtome Wasserstoff-
(75%) und Helium- Atome (24%), aber das eine restliche Prozentergibt immer noch so
unvorstellbar viel Materie – darunter eben auch Kohlenstoff-Atome-, dass auf einem
kleinen Planeten wie der Erde Leben entstehen kann. MitWasserstoff und Helium allein
wäre dies scheinbar SO nicht möglich.
Selbstjene Elemente, die in ihrem
Atomaufbau dem Kohlenstoff ähneln, eben das Silicium,konnten als Lebens- Element SO
nicht dienen. Entscheidend ist das chemischeVerhalten der Elemente, hier vor
allem ihr Bindungsverhalten. Das wirdbestimmt durch die Elektronen auf der
äusseren Elektronenschale des Atoms. Nun ist eszwar so, dass sowohl Kohlenstoff
als auch Silicium auf ihrerAussenschale vier Elektronen besitzen, doch ist
die Energie dieserBindungselektronen bei den beiden verwandten Elementen
[b]unterschiedlich gross.Beide Elemente sind, was ihr Bindungsverhalten betrifft,
einander ähnlich, aber nichtgleich.
Beim Silicium, dass dem Kohlenstoff von
allen Elementen amähnlichsten ist, sind die [b]Aussenelektronen weniger energiereich
als die desKohlenstoffs, da sie sich auf einer [b]weiter aussen gelegenen Schale
befinden. Jenäher die Elektronen um den Atomkern wirbeln, desto energiereicher sind sie.
Deshalbbinden sich Kohlenstoff- Atome wesentlich stärker aneinander als Silicium- Atome.
EineSilicium– Silicium- Verbindung ist nur etwa halb so stark wie eineKohlenstoff-
Kohlenstoff- Verbindung.
[b]Daraus folgt, dass Lebewesen aufSilicium- Basis –
wenn es sie gäbe- weitaus hitze- und kälteempfindlicher wären alsdie uns vertrauten
Lebewesen, die auf Kohlenstoff basieren.
Die relativ[b]grosse
Bindungsenergie zwischen Kohlenstoff- Atomen [b]garantiert dieStabilität der
organischen Moleküle, für die der Kohlenstoff das Gerüst liefert.Sie brechen nicht
gleich bei kleinsten Temperaturschwankungen auseinander.
Aus diesem Grund spielt
das dem Kohlenstoff sehr ähnliche Silicium in denirdischen Lebenszyklen praktisch keine
Rolle, obwohl es in der Erdkruste reichlichvorhanden ist. Es ist dafür einfach [b]zu
reaktionsarm. Zum Beispiel reagiert esmit Sauerstoff erst bei hoher Temperatur zu
Siliciumdioxid (SiO2), das in Form vonSandkörnern oder Kieselsteinen jedem vertraut ist.
Kohlenstoff hingegen reagiert mitSauerstoff und anderen Elementen schon bei Temperaturen
von einigen hundert GradCelsius und bildet zum Beispiel das Kohlendioxid (CO2), das
unter anderem bei derVerbrennung in unseren Körperzellen entsteht und von uns ausgeatmet
wird.
Silicium kommt also nur in den leblosen Formen von Mineralien und
Gesteinen vor.[b]Interessant ist freilich, dass Silicium als [b]Halbleiter DAS
Grundelementder [b]künstlichen Intelligenz geworden ist. Die Halbleiter-
Bauelemente inComputern werden von allem auf Siliciumbasis hergestellt.
Ein
chemischesElement, das als Grundbaustein für Leben funktionieren soll, muss anden
[b]lebenswichtigen Prozessen teilnehmen können – und die geschehen nun malbei
angenehmen, dem Leben zuträglichen Temperaturen. So beteiligt sich der Kohlenstoffan
zahlreichen biochemischen Prozessen, etwa in Form des bereits erwähntenKohlendioxids
oder des Methans (CH4), den beiden Hauptformen, in denen der Kohlenstoffauf der Erde
vorkommt.
Das Molekül Kohlendioxid ist dabei zum einen als Gasin der Luft
allgegenwärtig, aber ebenso als Gas im Wasser; dort ist es als Kohlensäure(H2CO3)
gelöst. Kohlendioxid ist im Gegensatz zu seinem Silicium- Verwandten SiO2 einsehr
anpassungsfähiges Molekül. SiO2, also Sand, bleibt beiirdischen
Durchschnittstemperaturen ein [b]starrer, unflexibler Stoff, der sichauch nicht in
Wasser löst. SiO2, in welcher Form auch immer, ist [b]chemisch äusserstträge und war
deshalb für die Lebensentwicklung ungeeignet.
Von allen 92Elementen in der
Natur konnte allein der Kohlenstoff die Rolle als Lebenselementübernehmen. Das heisst
nicht, dass er ohne Mitspieler hätte auskommen können. Doch erspielt die
[b]Hauptrolle. Neben den bereits genannten Elementen [b]Wasserstoff,Sauerstoff
und [b]Stickstoff kommen vor allem noch [b]Schwefel und[b]Phosphor hinzu.
Mit ihnen zusammen ist der Kohlenstoff in der Lage, [b]mehrereMillionen Molekülarten
nach dem Baukastenprinzip zu bilden, indem er für sie das[b]Grundgerüst liefert.
Längst werden in den Labors der Biochemiker[b]Riesenmoleküle zusammengebastelt, die
alle von Kohlenstoff- Atomenzusammengehalten werden. Kein anderes Element erreicht beim
Hervorbringen[b]biochemischer Vielfalt auch nur annähernd die Möglichkeit des
Kohlenstoffs.
Aber um auf die Frage zurück zu kommen, so müssten wir doch
eigentlich aucheingestehen können, dass wir dabei im Grunde noch nicht einmal wissen,
was überhaupt[b]Leben ist. Natürlich ist jedem klar, worin sich das Lebendige von
der totenMaterie unterscheidet. Dennoch macht es uns ziemlich Schwierigkeiten,diesen
Unterschied exakt zu benennen. Doch für diese Schwierigkeiten brauchen wir unsauch nicht
zu schämen. Es gibt nämlich, so erstaunlich das klingen mag, bis heutekeine gültige
wissenschaftliche Antwort auf die Frage, was Leben ist.
Wasmacht ein
Gänseblümchen, eine Stubenfliege oder einen Menschen zum Lebewesen? Wirwissen es nicht,
zumindest nicht mit absoluter Sicherheit. Denn wüssten wir es,könnten wir auch Auskunft
darüber geben, wie aus toter Materie Leben hervorgehenkonnte. Aber das können wir nicht;
es ist noch immer eines der grossen Rätsel derWelt, nicht weniger faszinierend als die
Frage, wie aus dem Nichts das Universumentstehen konnte. Zur Beantwortung dieser Frage
nehmen viele Menschen einenSchöpfergott zu Hilfe. Das ist auch in Ordnung, solange offen
ist, ob es einen Gottgibt oder nicht. Bei der Frage nach dem Entstehen von Leben aus
toter Materie hilftuns die Annahme eines Gottes nicht weiter. Die Wissenschaft ist sich
absolut sicher,dass sich das Leben selbst erschaffen hat: Das Leben ist auf chemischer
Grundlagedurch Vermittlung biochemischer Stoffe entstanden. Die Wissenschaft weiss nur
nichtwie. Das heisst jedoch nicht, dass sie gar nichts dazu zu sagen hätte…
Fazit:
Solange wir nicht in der Lage sind, alle Aspekte auf demTisch
betrachten zu können, [b]nicht wissen was Leben ist, würde ich ein Lebenauf
Silicium- Basis nicht gänzlich ausschliessen wollen, auch wenn wir die Aspekte–von denen
wir wissen und nachzuvollziehen in der Lage sind- bei Betrachtung vonLebewesen auf
Silicium- Basis, wir vorerst von einem weitaus [b]hitze- undkälteempfindlicheren als
die uns vertrauten Lebewesen, die auf Kohlenstoffbasieren, ausgehen könnten.[/b0][/b9][/b8][/b7][/b6][/b5][/b4][/b3][/b2][/b1][/b0][/b9][/b8][/b7][/b6][/b5][/b4][/b3][/b2][/b1][/b0][/b][/b][/b][/b]
ausgehen würden, wie denn ein Leben auf Silicium- Basis aussehen könnte.
Nun ist
ja Kohlenstoff in unserem Sonnensystem reichlich vorhanden, wenngleich esandere Elemente
noch viel häufiger gibt. Zwar sind 99% der im Universum vorkommendenAtome Wasserstoff-
(75%) und Helium- Atome (24%), aber das eine restliche Prozentergibt immer noch so
unvorstellbar viel Materie – darunter eben auch Kohlenstoff-Atome-, dass auf einem
kleinen Planeten wie der Erde Leben entstehen kann. MitWasserstoff und Helium allein
wäre dies scheinbar SO nicht möglich.
Selbstjene Elemente, die in ihrem
Atomaufbau dem Kohlenstoff ähneln, eben das Silicium,konnten als Lebens- Element SO
nicht dienen. Entscheidend ist das chemischeVerhalten der Elemente, hier vor
allem ihr Bindungsverhalten. Das wirdbestimmt durch die Elektronen auf der
äusseren Elektronenschale des Atoms. Nun ist eszwar so, dass sowohl Kohlenstoff
als auch Silicium auf ihrerAussenschale vier Elektronen besitzen, doch ist
die Energie dieserBindungselektronen bei den beiden verwandten Elementen
[b]unterschiedlich gross.Beide Elemente sind, was ihr Bindungsverhalten betrifft,
einander ähnlich, aber nichtgleich.
Beim Silicium, dass dem Kohlenstoff von
allen Elementen amähnlichsten ist, sind die [b]Aussenelektronen weniger energiereich
als die desKohlenstoffs, da sie sich auf einer [b]weiter aussen gelegenen Schale
befinden. Jenäher die Elektronen um den Atomkern wirbeln, desto energiereicher sind sie.
Deshalbbinden sich Kohlenstoff- Atome wesentlich stärker aneinander als Silicium- Atome.
EineSilicium– Silicium- Verbindung ist nur etwa halb so stark wie eineKohlenstoff-
Kohlenstoff- Verbindung.
[b]Daraus folgt, dass Lebewesen aufSilicium- Basis –
wenn es sie gäbe- weitaus hitze- und kälteempfindlicher wären alsdie uns vertrauten
Lebewesen, die auf Kohlenstoff basieren.
Die relativ[b]grosse
Bindungsenergie zwischen Kohlenstoff- Atomen [b]garantiert dieStabilität der
organischen Moleküle, für die der Kohlenstoff das Gerüst liefert.Sie brechen nicht
gleich bei kleinsten Temperaturschwankungen auseinander.
Aus diesem Grund spielt
das dem Kohlenstoff sehr ähnliche Silicium in denirdischen Lebenszyklen praktisch keine
Rolle, obwohl es in der Erdkruste reichlichvorhanden ist. Es ist dafür einfach [b]zu
reaktionsarm. Zum Beispiel reagiert esmit Sauerstoff erst bei hoher Temperatur zu
Siliciumdioxid (SiO2), das in Form vonSandkörnern oder Kieselsteinen jedem vertraut ist.
Kohlenstoff hingegen reagiert mitSauerstoff und anderen Elementen schon bei Temperaturen
von einigen hundert GradCelsius und bildet zum Beispiel das Kohlendioxid (CO2), das
unter anderem bei derVerbrennung in unseren Körperzellen entsteht und von uns ausgeatmet
wird.
Silicium kommt also nur in den leblosen Formen von Mineralien und
Gesteinen vor.[b]Interessant ist freilich, dass Silicium als [b]Halbleiter DAS
Grundelementder [b]künstlichen Intelligenz geworden ist. Die Halbleiter-
Bauelemente inComputern werden von allem auf Siliciumbasis hergestellt.
Ein
chemischesElement, das als Grundbaustein für Leben funktionieren soll, muss anden
[b]lebenswichtigen Prozessen teilnehmen können – und die geschehen nun malbei
angenehmen, dem Leben zuträglichen Temperaturen. So beteiligt sich der Kohlenstoffan
zahlreichen biochemischen Prozessen, etwa in Form des bereits erwähntenKohlendioxids
oder des Methans (CH4), den beiden Hauptformen, in denen der Kohlenstoffauf der Erde
vorkommt.
Das Molekül Kohlendioxid ist dabei zum einen als Gasin der Luft
allgegenwärtig, aber ebenso als Gas im Wasser; dort ist es als Kohlensäure(H2CO3)
gelöst. Kohlendioxid ist im Gegensatz zu seinem Silicium- Verwandten SiO2 einsehr
anpassungsfähiges Molekül. SiO2, also Sand, bleibt beiirdischen
Durchschnittstemperaturen ein [b]starrer, unflexibler Stoff, der sichauch nicht in
Wasser löst. SiO2, in welcher Form auch immer, ist [b]chemisch äusserstträge und war
deshalb für die Lebensentwicklung ungeeignet.
Von allen 92Elementen in der
Natur konnte allein der Kohlenstoff die Rolle als Lebenselementübernehmen. Das heisst
nicht, dass er ohne Mitspieler hätte auskommen können. Doch erspielt die
[b]Hauptrolle. Neben den bereits genannten Elementen [b]Wasserstoff,Sauerstoff
und [b]Stickstoff kommen vor allem noch [b]Schwefel und[b]Phosphor hinzu.
Mit ihnen zusammen ist der Kohlenstoff in der Lage, [b]mehrereMillionen Molekülarten
nach dem Baukastenprinzip zu bilden, indem er für sie das[b]Grundgerüst liefert.
Längst werden in den Labors der Biochemiker[b]Riesenmoleküle zusammengebastelt, die
alle von Kohlenstoff- Atomenzusammengehalten werden. Kein anderes Element erreicht beim
Hervorbringen[b]biochemischer Vielfalt auch nur annähernd die Möglichkeit des
Kohlenstoffs.
Aber um auf die Frage zurück zu kommen, so müssten wir doch
eigentlich aucheingestehen können, dass wir dabei im Grunde noch nicht einmal wissen,
was überhaupt[b]Leben ist. Natürlich ist jedem klar, worin sich das Lebendige von
der totenMaterie unterscheidet. Dennoch macht es uns ziemlich Schwierigkeiten,diesen
Unterschied exakt zu benennen. Doch für diese Schwierigkeiten brauchen wir unsauch nicht
zu schämen. Es gibt nämlich, so erstaunlich das klingen mag, bis heutekeine gültige
wissenschaftliche Antwort auf die Frage, was Leben ist.
Wasmacht ein
Gänseblümchen, eine Stubenfliege oder einen Menschen zum Lebewesen? Wirwissen es nicht,
zumindest nicht mit absoluter Sicherheit. Denn wüssten wir es,könnten wir auch Auskunft
darüber geben, wie aus toter Materie Leben hervorgehenkonnte. Aber das können wir nicht;
es ist noch immer eines der grossen Rätsel derWelt, nicht weniger faszinierend als die
Frage, wie aus dem Nichts das Universumentstehen konnte. Zur Beantwortung dieser Frage
nehmen viele Menschen einenSchöpfergott zu Hilfe. Das ist auch in Ordnung, solange offen
ist, ob es einen Gottgibt oder nicht. Bei der Frage nach dem Entstehen von Leben aus
toter Materie hilftuns die Annahme eines Gottes nicht weiter. Die Wissenschaft ist sich
absolut sicher,dass sich das Leben selbst erschaffen hat: Das Leben ist auf chemischer
Grundlagedurch Vermittlung biochemischer Stoffe entstanden. Die Wissenschaft weiss nur
nichtwie. Das heisst jedoch nicht, dass sie gar nichts dazu zu sagen hätte…
Fazit:
Solange wir nicht in der Lage sind, alle Aspekte auf demTisch
betrachten zu können, [b]nicht wissen was Leben ist, würde ich ein Lebenauf
Silicium- Basis nicht gänzlich ausschliessen wollen, auch wenn wir die Aspekte–von denen
wir wissen und nachzuvollziehen in der Lage sind- bei Betrachtung vonLebewesen auf
Silicium- Basis, wir vorerst von einem weitaus [b]hitze- undkälteempfindlicheren als
die uns vertrauten Lebewesen, die auf Kohlenstoffbasieren, ausgehen könnten.[/b0][/b9][/b8][/b7][/b6][/b5][/b4][/b3][/b2][/b1][/b0][/b9][/b8][/b7][/b6][/b5][/b4][/b3][/b2][/b1][/b0][/b][/b][/b][/b]