Löpning, livet och universum

Jag springer med hjälp av energi som en gång skapades i Big Bang. Tiden som jag mäter min löpning med började också då; det finns inget "före" Big Bang. Tiden spände ut rummet och skapade avstånd och det krävs någon form av rörelse för att överbrygga dessa avstånd.

Början till allt
Egentligen var Big Bang ingen smäll, utan en tyst och mörk utvidgning av rummet som inträffade för 13,7 miljarder år sedan. Inom bråkdelen av en miljondel av en miljarddel av nästan ingenting (10^-43 sekunder eller en plancktid) skapades materia och lika mycket antimateria. Dessa motsatser började genast utplåna varandra. En gigantisk förintelse spreds genom universum. Kvantmekaniken tillåter osäkerhet och det fanns en liten övervikt av materia. För varje 10 000 000 000 antiprotoner, fanns det 10 000 000 001 protoner och denna ”felräkning” var tillräckligt för att bilda allt som finns: Du och jag och mitt kylskåp, blåvalar och bergskedjor. Allt. Det märkliga är att allt detta skapades ur ingenting. Vid tidpunkten för Big Bang fanns ingen materia, inga fysikaliska lagar, ingen tid och ingen geometri. Enligt Stephen Hawking inträffade Big Bang därför att det var en händelse som var sannolikare än alternativet. Det finns inget i kvantmekaniken som talar emot att någonting kan skapas ur ingenting utan anledning. Jag begriper det, men jag fattar det inte. Det är svårt att förstå det som ligger bortom orsak och verkan.

Efter ca 300 000 år hade temperaturen svalnat så att en del protoner kunde fånga in elektroner och bilda enkla väteatomer. Därmed blev universum synligt. Ljus i form av fotoner kunde sprida sig och det allra äldsta ljuset i universum är från den tiden. Inte ens det starkaste teleskopet kan se längre bort och tillbaka än så. Det är en fysisk gräns för hur långt tillbaka vi kan "se" i universum. Atomerna låg sedan utspridda i stora moln som så småningom - genom gravitationen - kom att bilda galaxer och i ett av dessa moln av atomer vispades en sol och några planeter ihop för ca 5 miljarder år sedan. Det blev vårt solsystem.

Solen. Bild Philipp Salzgeber

Solen är ett gigantiskt gasmoln. På ytan är den kall, bara 5-6 000 grader, men längre in är trycket hårt och värmen hög. Där finns väteatomer som skapades strax efter universums födelse. Ibland slår sig dessa lätta väteatomer samman och bildar helium. I denna fusionsprocess frigörs energi i form av livsfarlig gammastrålning som oändligt sakta tränger genom solens gasfyllda kropp ut mot dess yta. Det tar miljontals år och mycket energi spills ut på vägen. Gammastrålningen avväpnas och förvandlas till ofarligt synligt ljus. Ljus kan både ses som en våg eller som en partikel, en foton. Dessa fotoner kastar sig sedan ut i världsrymden.

Grunden till allt
En bråkdel av fotonerna färdas med riktning mot jorden. Med ljusets hastighet störtar de genom jordens atmosfär. Åtta minuter efter uppbrottet från solen brakar en foton ner i marken och träffar ett löv som i sitt inre är fyllt av klorofyllmolekyler. En bråkdel av en mikrosekund senare träffas klorofyllmolekylen av ytterligare en foton. Klorofyllet är utvecklat för att klara sådana smällar. De har ett pigment som fångar ljus med rätt våglängd, vilket är detsamma som synligt ljus mellan rött och blått. De fångar upp fotonerna och börjar vibrera och kastar sedan energin vidare som en het potatis i en kedja där lite energi hela tiden utnyttjas i biokemiska processer. Denna kedja slutar i en fantastisk konstruktion - ATP syntas - där ett biokemiskt kvarnhjul som drivs av vätejoner mekaniskt hamrar ihop ATP - jordklotets gemensamma energivaluta - av ADP och fria fosfatgrupper.

Fotonerna träffar jorden med sådan kraft att de kan splittra vatten. Det är en otrolig bedrift. Vatten är en mycket stabil molekyl. Vattenmolekylen klarar stormar och bränningar. Den kanske ser krossad ut en kort stund då vattnet i en väldig våg kastas mot klipporna och skingras i ett oändligt antal små vattendroppar, men en stund senare rinner vattnet tillbaka i tusentals små rännilar. Fotonen kan dock krossa vatten genom att slita loss två protoner och tillhörande elektroner från syret. Den ensamma syreatomen ogillar detta och skyndar sig att binda till en annan syreatom och släpps sedan ut som en parad syremolekyl. Den kan jag andas in då jag springer. De elektroner som frigjordes från syret kastas vidare i den biokemisk kedjan. 

Energin, som nu finns lagrad i olika molekyler, används sedan till att foga samman kolatom till kolatom i långa kedjor av sockermolekyler. Det är livets kedja. Grunden till allt liv på jorden.

Löpning och allt
Jag tar en tugga av äpplet som fogats samman av soljusets fotoner, koldioxid och vatten och springer vidare. Kroppen tar genast hand om äpplet och börjar sönderdela det till glukos. Glukosmolekylen består av 6 kolatomer och det är från dessa kolbindningar som energin ska hämtas. Förutom glukos krävs det också att jag andas in 6 syremolekyler för varje glukosmolekyl som jag förbränner. Ju snabbare jag springer, desto mer glukos förbrukar jag och desto mer syre måste jag andas in.

Glukosen bryts ner till kolatomer som kastas in i cellens kraftverk, in i mitokondrierna. Där snurrar citronsyracykeln. Citronsyracykeln eldas med kol för att gå runt. För varje kolatom som kroppen skyfflar in, alstras två ATP-molekyler och dessutom molekyler som lagrar energi i form av elektroner. Dessa elektroner används sedan till att pumpa ut vätejoner från mitokondriernas inre membran till dess yttre, vilket skapar en skillnad i laddning som utnyttjas i samma sorts kvarnhjul - ATP-syntas - som finns i växterna, vilket tyder på ett gemensamt ursprung för över en miljard år sedan innan växter och djur valde olika - och livsavgörande - vägar i utvecklingen. Växterna var nöjda med livet som det var, medan djuren sökte sig till nya områden och utvecklade ett nervsystem och ben att springa med, fenor att simma med och vingar att flyga med. 

Den process som utvinner energi är effektiv, men hälften försvinner som värme. Kroppstemperaturen stiger och jag börjar svettas. Svetten avdunstar och lämnar kroppen tillsammans med en tunn rök av oxiderat kol, resterna av det kol som skyfflades in i mitokondrierna.

Jag har bara någon kilometer kvar nu och jag andas häftigt. Lungorna fylls av syre som kan användas till oxidering i mina celler och ge mig energipaket - ATP - att springa med. Det är ATP som får musklerna att arbeta genom att driva ett antal proteiner som vrider sig på ett invecklat sätt.

Till sist lämnar energin min kropp och sedan jorden som trött, långvågig värmestrålning. Energin är konstant i universum men kvaliteten har sjunkit. Trötta, osynliga fotoner lämnar jorden och på vägen ut möter de pigga, synliga blåa och illröda fotoner, på väg mot jorden för att sätta fart på molekyler, växter, möss och människor. De förbrukade fotonerna strålar ut i världsrymden, osynliga för människoögat.