Das Universum könnte nicht nur für Sterne und Galaxien, sondern auch für den einfachen Vorgang des Flüssigkeitsflusses in einer Zelle fein abgestimmt sein. Eine neue Studie der Queen Mary University of London legt nahe, dass die fundamentalen Konstanten der Physik in einem extrem engen Bereich liegen, der Wasser, Blut und andere biologische Flüssigkeiten auf eine für das Leben essenzielle Weise verhalten lässt. Selbst eine winzige Verschiebung dieser Konstanten könnte Blut zu dick, Wasser zu klebrig oder zelluläre Bewegung unmöglich machen.
Eine verborgene Verbindung zwischen Physik und Biologie
Forscher unter der Leitung des Physikers Kostya Trachenko bauten auf früheren Arbeiten auf, die zeigten, dass die Viskosität von Flüssigkeiten, die Eigenschaft, die bestimmt, wie leicht eine Flüssigkeit fließt, direkt mit fundamentalen physikalischen Konstanten zusammenhängt. Diese frühere Arbeit legte eine Untergrenze dafür fest, wie dünnflüssig Flüssigkeiten sein können. Die neue Studie, veröffentlicht in Science Advances, erweitert die Idee auf die Biologie. Sie fragt, ob dieselben physikalischen Regeln, die den Kosmos formen, auch leise darüber entscheiden, ob Zellen funktionieren können.
Das Leben hängt von Bewegung auf mikroskopischer Ebene ab. Nährstoffe müssen durch Zellen reisen, Proteine müssen sich richtig falten, und Moleküle diffundieren ständig durch wässrige Umgebungen. All dies beruht auf Viskosität. Laut den Forschern scheint das Universum innerhalb eines überraschend engen biofreundlichen Fensters zu operieren, in dem Viskosität und Diffusion für das Leben geeignet bleiben. Wenn sich die Konstanten, die die Physik regieren, nur um wenige Prozent verschieben würden, könnten für die Biologie essenzielle Flüssigkeiten dramatisch dicker oder dünner werden.
Was eine Änderung von wenigen Prozent bedeuten würde
Das Team sagt, die Konsequenzen würden weit über Trinkwasser oder Ozeane hinausgehen. Menschliches Blut, Zellflüssigkeiten und die Chemie, die das Leben antreibt, beruhen alle auf sorgfältig ausbalancierten Fließeigenschaften. Wenn Wasser so zähflüssig wie Teer wäre, würde das Leben in seiner jetzigen Form nicht existieren oder gar nicht existieren. Dasselbe gilt über Wasser hinaus, sodass alle Lebensformen, die den flüssigen Zustand nutzen, betroffen wären. Jede Änderung der fundamentalen Konstanten, ob Zunahme oder Abnahme, wäre gleichermaßen schlechte Nachrichten für den Fluss und für flüssigkeitsbasiertes Leben. Das Fenster ist recht eng: Zum Beispiel würde die Viskosität von Blut für die Körperfunktion zu dick oder zu dünn werden, wenn sich einige fundamentale Konstanten nur um wenige Prozent ändern.
Ein empfindliches Gleichgewicht in den Naturgesetzen
Die Studie legt nahe, dass die fundamentalen Konstanten des Universums in einem unglaublich engen Sweet Spot liegen, der es Flüssigkeiten ermöglicht, in lebenden Zellen richtig zu fließen. Dieser Befund verbindet die tiefsten Gesetze der Physik mit der Existenz des Lebens selbst. Die Forschung wurde an der Queen Mary University of London durchgeführt und 2023 veröffentlicht. Sie baut auf früheren Arbeiten von Trachenko und Kollegen auf, die eine Untergrenze für die Viskosität von Flüssigkeiten auf der Grundlage fundamentaler Konstanten festlegten.
Die Entdeckung beweist nicht, dass das Universum für das Leben entworfen wurde, noch behauptet sie, dass Leben anderswo selten oder häufig ist. Sie zeigt lediglich, dass die physikalischen Konstanten, die wir beobachten, fein ausbalanciert zu sein scheinen, um flüssigkeitsbasiertes Leben zu ermöglichen. Ob dieses Gleichgewicht Zufall, Notwendigkeit oder etwas anderes ist, bleibt eine offene Frage.
