Vom Ursprung der Elemente

Wie wird aus toter Materie Leben?

Schon vor über 2500 Jahren begannen die griechischen Philosophen die Suche nach dem Urstoff, aus dem die Erde einst hervorging. Was wissen wir heute davon, woraus die Welt besteht? Die Suche nach der Antwort führt auf eine Reise ins Weltall und in die Vergangenheit des Universums.

Grafik: Der Urknall
Mit dem Urknall kam Materie in die Welt.

Die unglaubliche, aber wahre Geschichte begann vor 13,7 Milliarden Jahren. Mit dem Urknall kam die Materie in die Welt. Nach drei Minuten bildeten sich erste Atomkerne. Es dauerte 300.000 Jahre, bis das erste Element entstand: Wasserstoff. Erst nach weiteren unvorstellbaren 200 Millionen Jahren ballte sich Materie zu den ersten Sternen zusammen. In ihnen entstanden weitere Elemente. Nach und nach erbrüteten die unzähligen Sonnen alle Bausteine, die wir kennen.

Ein ewiger Kreislauf

Vor 140 Jahren versuchte ein russischer Chemiker Ordnung in die Vielzahl der Stoffe zu bringen: Dmitri Iwanowitsch Mendelejew. Er war ein ausgezeichneter Beobachter und erkannte, dass die Elemente unterschiedliche Eigenschaften haben. Und er gruppierte sie systematisch nach verwandten Merkmalen. Das war die Geburtsstunde des Periodensystems der Elemente.

Darstellung Periodensystem
Das Periodensystem stellt alle chemischen Elemente nach Masse geordnet dar.

Gerade mal 94 Elemente bilden die Grundbausteine für alles, was es auf der Erde gibt. Ein universeller Baukasten. Reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff, entsteht das wohl wichtigste Molekül auf der Erde: Wasser. Das Periodensystem der Elemente, sozusagen das Inventar für die Bausteine des Universums, ist komplett. Alles wird nur immer wieder neu kombiniert. Das System funktioniert als ewiger Kreislauf. So steckt in jedem Atemzug, den wir machen, etwas von dem, was bereits die Griechen vor 2500 Jahren ein- und ausgeatmet haben.

Elemente des Lebens

Zwar sind alle Bausteine im Universum bekannt, doch bleibt die Frage, woraus sich Leben geformt hat. Wann und vor allem wie hat in der Erdgeschichte das Leben begonnen? Voraussetzung für alles Leben sind Wasser und - so glauben die meisten Wissenschaftler, Energie und Kohlenstoff. Wasser kam schon früh in Form von Kometen aus Wassereis auf die Erde. Die Urerde bot ideale Bedingungen: Das Wasser verdunstete nicht, es blieb flüssig. Das war entscheidend für das künftige Schicksal unseres Planeten.

Zellen, eine erste Lebensstufe
Vor 3800 bis 2200 Millionen Jahren entstanden die ersten lebenden Zellen.

Der Funke des Lebens könnte in den Urozeanen gezündet haben. Unterseevulkane boten hier eine unerschöpfliche Energiequelle. Und es gab dort Kohlenstoff, ein äußerst bindungsfreudiges Element. Kohlenstoff kann komplexe, langkettige Moleküle bilden und immer wieder neue Verbindungen eingehen. Die Verbindungen sammelten sich in Bläschen, wodurch Einzeller entstehen konnten.

Vom Wasser ans Land

Als schließlich die ersten Organismen die Fähigkeit entwickelten, Sonnenlicht zu nutzen, wurden neue Weichen gestellt. Die Fotosynthese eröffnete ganz neue Perspektiven: Das Abfallprodukt dieses Prozesses, Sauerstoff, veränderte die Lebenswelt. Es reicherte sich in den Ozeanen an. Sauerstoff wurde zum häufigsten Element auf der Erde, und Lebewesen begannen, ihn zu atmen. Allmählich stieg auch die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre. Das Leben wagte den Schritt aus den Meeren an Land. Eine Erfolgsgeschichte.

Sonnenstrahlen scheinen in Wald
In der Fotosynthese wird lebensnotwendiger Sauerstoff erzeugt.

Unser Blauer Planet besitzt alle Elemente, die das Leben braucht, und dazu die Bedingungen, die seine Entfaltung möglich machen. Die entscheidende Frage jedoch ist noch immer ungeklärt: Was ist es, das toter Materie Leben einhaucht? Im Labor versuchten Forscher, die Bedingungen der Urerde zu rekonstruieren. Künstliche Blitze dienten ihrer "Ursuppe" als Zündfunke. Und tatsächlich: Es entstanden Bausteine, die für Leben wichtig sind. Aber mehr nicht. Das Rätsel vom Ursprung des Lebens bleibt. Es hat allerdings das Gesicht der Erde nachhaltig verändert und hinterlässt auch heute noch seine Spuren. Jeden Tag.

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