Eine Kurve, die sich mit konstanter Steigung um einen Zylindermantel wickelt: Das ist die korrekte mathematische Beschreibung für das Objekt, das ich in meiner Kindheit »Slinky« genannt habe. Meine Großeltern hatten eines dieser spiralförmigen Spielzeuge, und ich war immer wieder fasziniert davon, wie es scheinbar von selbst eine Treppe hinabsteigen konnte.

Heute begeistert mich zusätzlich noch die mathematische Beschreibung so einer »Helix« oder Schraubenlinie, wie sie in der Fachwelt bezeichnet wird:

Die Formel ist nicht sonderlich kompliziert: Der Radius der Helix beträgt r, mit t wird die Anzahl der durchlaufenen Windungen beschrieben und der Parameter h gibt die Ganghöhe an – das ist die Strecke, um die sich die Schraubenlinie nach einer vollen Windung in z-Richtung nach oben versetzt. Der Wert für h kann positiv oder negativ sein, und je nachdem wird die Helix als rechts- oder linksgängig bezeichnet.

Die Helix ist eine erstaunlich vielfältige Figur: Wir finden sie in der Natur genauso wie in der Technik. Sie steckt in Rohren, Schläuchen und Schrauben, aber auch in der Art und Weise, wie sich die Ranken von Pflanzen verhalten oder Moleküle aufwickeln. Die Doppelhelix unserer DNA ist das bekannteste Beispiel, doch es gibt noch viel mehr.

Für mich ist die faszinierendste Eigenschaft der Helix aber ihre Chiralität: Es ist unmöglich, so eine Kurve durch Drehungen oder Verschiebungen mit ihrem Spiegelbild zur Deckung zu bringen.

Unsere Welt im Spiegel

Man kann sich das Phänomen leicht an sich selbst veranschaulichen: Die rechte Hand ist ein Spiegelbild der linken Hand. Egal wie sehr man sich anstrengt, man wird beide Hände nie exakt zur Deckung bringen können (die Handinnenseiten aufeinanderlegen wie beim Gebet gilt nicht). Chiralität findet sich in der Natur nicht nur dort, wo es Schraubenlinien gibt, wie bei Schneckenhäusern oder der DNA-Doppelhelix. Sogar die räumliche Anordnung von Atomen in Molekülen kann chiral sein. Oft spielt es eine erstaunlich große Rolle, ob sie links- oder rechtshändig orientiert sind.

Das gilt ganz besonders für die Biochemie und die Vorgänge in unserem Körper, weil dort die Rezeptoren eine bestimmte Anordnung erwarten beziehungsweise unterschiedlich reagieren, wenn sich die Chiralität ändert. Je nachdem, wie zum Beispiel die Atome des Duftstoffs »Limonen« angeordnet sind, riecht er für uns nach Zitrone oder nach Orange. Glukose, also Traubenzucker, kann ebenfalls links- oder rechtshändig existieren. In der Natur kommt allerdings nur die rechtshändige Version vor, die andere muss man im Labor künstlich herstellen. Das bedeutet jedoch auch: Unser Körper kann »Linkszucker« überhaupt nicht verwerten. Er schmeckt zwar exakt so wie der normale Traubenzucker, hat für uns aber quasi keine Kalorien.

Bei den Molekülen des irdischen Lebens hat sich im Lauf der Evolution ebenfalls eine bestimmte Händigkeit durchgesetzt. Deswegen wäre es interessant, wenn wir irgendwo doch noch einmal außerirdisches Leben finden könnten. Angenommen, wir könnten Mikroorganismen vom Mars mit denen der Erde vergleichen. Oder mit Exemplaren, die wir in den unterirdischen Ozeanen der Monde von Jupiter und Saturn gefunden haben. Wenn die Biochemie an diesen unterschiedlichen Orten dieselbe Chiralität zeigt wie die auf der Erde, könnte das auf einen gemeinsamen Ursprung des Lebens im Sonnensystem hindeuten, das sich dann durchs All auf verschiedene Himmelskörper ausgebreitet hat. Wenn sich die Händigkeiten der Moleküle allerdings unterscheiden, wäre das ein Hinweis darauf, dass sich das Leben mehrmals unabhängig voneinander entwickelt hat. In beiden Fällen hätten wir etwas sehr Wichtiges gelernt. So wie bei der Helix selbst kommt es auch hier buchstäblich darauf an, wie man die Dinge betrachtet.