Die Magie der großen Zahlen

Große Zahlen sind nicht für uns Menschen gemacht. Wir können mit Ihnen nicht umgehen. Auf mich üben sie eine besondere Magie aus. Deshalb habe ich schon öfters in meinen Artikeln mit ihnen gespielt. Heute spiele ich mal mit Viren und Bakterien. Und EUROS.

Ein Mensch hat mehr Bakterien als eigene Zellen

Ein 70 Kilogramm wiegender Mann hat um die 3 mal 10 hoch 13 Körperzellen – das sind rund 30 Billionen beziehungsweise 30.000.000.000.000 Zellen. Er beheimatet aber auch circa 3,9 mal 10 hoch 13 Bakterien.

Ich bin schwerer und beherberge dementsprechend mehr. Bakterien sind im Schnitt viel kleiner als Körperzellen, deshalb machen die kleinen Lebewesen nur einen kleinen Teil meines „Körpergewichts“ aus.

Unser Körper beherbergt auch Viren

Viren sind die häufigsten Lebewesen auf der Welt. Sie sind zehnfach häufiger als Bakterien. In jedem Kubikzentimeter Meerwasser finden sich zehn Millionen Viren. Und ihre Gesamtzahl in den Ozeanen wird auf 1031  (10 hoch 31) geschätzt. Das ist eine Eins mit 31 Nullen – eine unvorstellbar große Zahl. Zum Vergleich: Die Anzahl der Atome im Weltall soll zwischen 10 hoch 84 und 10 hoch 89 sein. Der Unterschied von hoch 31 zu hoch 80 klingt nach wenig, ist aber da exponentiell wahnsinnig viel.

Wir wissen aber nicht, ob die Zahlen stimmen – keiner hat das bisher nachgezählt. Und die Berechnungen basieren auf Paradigmen, die sich auch gelegentlich mal ändern. Und dann kann auch in der Physik mal wieder alles ganz anders sein 😉 :

Jetzt kommt der Haken:
Unsere Biologen haben Viren NICHT als Lebewesen eingeordnet. Bakterien allerdings schon. Viren sind seelenlose Kreaturen.

(Quelle zum detaillierten Nachlesen)

Das Bakterium

Bakterien sind bis zu hundert mal größer als Viren. Die meisten Bakterien haben einen Durchmesser von etwa 0,6 bis 1,0 Mikrometer (µm).

Bakterien sind Einzeller. Sie besitzen eine Zellwand sowie eine Innenstruktur, das Zytoplasma, die Ribosomen und ihren Erbgut-Faden. Das Zytoplasma ist die Grundstruktur der Zelle, in ihm laufen Stoffwechselvorgänge ab. Die Ribosomen helfen bei der Eiweißsynthese und bei der Vermehrung des Bakteriums.

Äusserlich tragen manche Bakterien eine oder mehrere Geißeln, die zur Fortbewegung dienen oder sogenannte Pili, die der Anheftung an andere Bakterien, Oberflächen oder Zellen dienen.

Stoffwechsel

Lebensweise und Stoffwechsel von Bakterien sind unterschiedlich ausgeprägt. Es gibt Bakterien, die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff benötigen. Für andere ist Sauerstoff Gift. Einige Bakterien brauchen Licht um zu existieren, andere bestimmte Chemikalien, wie zum Beispiel Schwefel.

Vermehrung

Bakterienzellen vermehren sich – wie menschliche Zellen – durch Zellteilung. Dazu wird das Erbgut kopiert. Dann schnürt sich das Bakterium in der Mitte durch. Aus einer Mutterzelle werden zwei Tochterzellen. …

Das Virus

Viren sind deutlich kleiner als Bakterien – sie sind 20 bis 300 Nanometer groß. Sie werden nicht als Lebewesen eingeordnet und so von manchen als „Kreaturen“ bezeichnet. Ja die Schönheit der deutschen Sprache. Also sind die Viren 100 mal kleiner als Bakterien. Das könnte heißen, dass der 70 Kilo schwere Mann neben den circa 3,9 mal 10 hoch 13 Bakterien auch noch 3,9 mal 10 hoch 15 Viren beherbergt.

Viren bestehen meistens nur aus ihrem Erbgut, das in einer Hülle aus Proteinen, dem Capsid, eingeschlossen ist. Einige Viren besitzen zusätzlich eine Virushülle bestehend aus einer Lipid-Doppelschicht.

KEIN Stoffwechsel

Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel. Daher werden sie, im Gegensatz zu Bakterien, auch nicht zu den Lebewesen gerechnet, allenfalls zu den Grenzformen. Also Kreaturen …

Vermehrung durch einen Wirt

Viren können sich nicht selbstständig vermehren. Weder können sie ihr Erbgut selbst kopieren, noch ihre Hülle selbst herstellen. Viren befallen daher fremde Zellen, die sogenannten Wirtszellen, in die sie ihre eigene Erbinformation einschleusen. Die Erbinformation des Virus „programmiert“ das Erbgut der Wirtszelle um, so dass sie viele weitere Viren produziert. Da muss ich an Computer-Viren denken.

Die neuen Viren verlassen die Wirtszelle entweder durch Exocytose, so nennt man das Ausschleusen aus der Zelle, durch Knospung oder durch Lysierung. Bei der Knospung werden Viren mit Teilen der Zelle abgeschnürt, bei der Lyse wird die Membran der Wirtszelle aufgelöst.

(Quelle zum detaillierten Nachlesen)

 BakteriumVirus
Größe:0,1-700 Mikrometer20-300 Nanometer
Bauplan:einzellige Lebewesen mit eigenem Stoffwechsel und eigener Zellekein Lebewesen, ohne Stoffwechsel und ohne Zelle
 Vermehrung:Zellteilungüber Wirtszelle
  

(Quelle)

Meine Gedanken dazu

Ganz sicher bin ich mir nicht, dass ein Virus einen NULL-Stoffwechsel hat. Ein Perpetuum Mobile kann es nach meinem Verständnis nicht geben. Da für ihre Vermehrung Informationen an Zellen senden müssen, brauchen sie ein zumindest klitzekleines Quantum an Energie.

Das könnte schon im Virus bei der Produktion angelegt werden, die Energie würde dann ähnlich wie aus einer Batterie bei Bedarf abgerufen. Oder die Energie würde, wie beim energy harvesting auf besonderen Chips, vom Virus aus der Umwelt generiert werden. Und das wäre im weitesten Sinne dann doch eine Art Stoffwechsel. Und wäre dann vielleicht doch ein Lebewesen. Vielleicht sogar ein elektrisches, also so eine Art künstliche Intelligenz.

Meine Interpretation.

So kann ich nicht glauben, dass ein Virus gar keinen Stoffwechsel haben soll. Es gibt kein Perpetuum mobile. Viren kommunizieren mit Zellen. Also brauchen sie zumindest Strom. Irgend eine Art von energie harvesting oder eine „Batterie“ müssen die Viren haben. Vielleicht sind Viren elektrische Lebewesen – also eine Art Roboter.

Aber ich versehe die Unkenntnis der Wissenschaft. Wir bewegen uns im Nanobereich. Können wir Bakterium noch mit einem normalem Lichtmikroskop sehen, erkennen wir Viren nur unter dem Elektronenmikroskop. Das macht die Forschung sicher nicht einfacher.

Meine Betrachtung als Informatiker

Aber mich fasziniert sowohl die Kleinheit von Bakterien und Viren (negative 10er-Potenz, 10 hoch -9) wie auch die Menge ihres Vorkommens (positive 10er-Potenz, 10 hoch +9).

Dieser Tag hat die EU beschlossen, gemeinsam im Kampf gegen die Corona-Krise eigene Schulden auf zu nehmen: Es geht dabei um 750 Milliarden Euro? Das sind 0,75 mal 10 hoch 12 € oder 0,75 mal 10 hoch 14 €cent. Die sollen verteilt werden

Viele Fragen bleiben offen

Es geht ja um nicht rückzahlbare Zuschüsse (also Geschenke) und um Kredite. Wer bezahlt letzten Endes die Zuschüsse? Wie werden die Kredite zurück gezahlt? Wie und für was wird muss das Geld eingesetzt werden. Wie will man das Geld verteilen. Welche Regeln müssen die Empfänger einhalten, wie wird Missbrauch ausgeschlossen?

Ich finde das alles ein wenig kritisch. Wahrscheinlich kommt nich viel heraus ausser noch mehr Bürgerfrust und EU- und Demokratie-Verdrossenheit.

Deshalb schlage ich vor, dass viele Geld an die Bakterien zu geben, die in meinem Körper werkeln. Das wären nach meiner Rechnung immerhin ein paar Cent für jeden. Da die Viren ja seelenlose Kreaturen sind, würde ich denn nichts geben.

So bitte ich die EU, die 750 Milliarden auf mein Konto zu überweisen. Die Bankverbindung sende ich gerne zu. Und verspreche, dass ich das Geld korrekt an meine Bakterien weitergebe.

Die Gegenprobe

Viele Menschen machen einen Fehler. Sie finden für eine Aufgabe ein tolle Lösung. Und sind begeistert. Nur vergessen sie die Gegenprobe.

Bei so großen Zahlen ist die Gegenprobe natürlich besonders schwer. Wenn ich wüßte, aus wie viel Atomen ein Virus durchschnittlich besteht, dann könnte ich berechnen, wieviel der im Universum vorhandenen zwischen 10 hoch 84 und 10 hoch 89 Atome für die 10 hoch 31 Viren nur in den Meeren dieser Welt verbraucht werden und wieviel für die restliche Welt jenseits von Viren übrig bleiben. Aber die großen Zahlen machen solche Überlegungen wenig sinnvoll und wahrscheinlich funktionieren die Modelle der atomaren Welt so nicht.

Ich rechne so noch ein klein wenig anders herum. Wir haben gelernt, dass menschliche Körperzellen viel größer sind als Bakterien. Ich nehme mal an, bis zu 100 Mal größer. Auch sollen Bakterien viel größer sein als Viren. Nehmen wir mal an, auch Faktor 100.

Dann könnte eine Zelle 100 mal 100 ist gleich 10.000 mal größer sein als ein Virus. 10.000 wäre in unserer Notation 10 hoch 4. Das ist auch schon eine ganz schön große Zahl. Überlegen Sie sich mal, sie hätten 10.000 Euro und würden sich jeden Werktag davon eine Schokolade kaufen. das wären 5 in der Woche. Nehmen wir an das Jahr hat 52 Wochen.

Dann wären das abgerundet (ab und zu schaffen Sie den Weg zum Kiosk nicht, weil das Wetter schlecht ist und Sie auf die Schokolade verzichten) 250 Schokoladentage im Jahr. Das lässt sich leicht rechnen. Sie könnten sich von den 10.000 € dann 40 Jahre (also ein halbes Leben lang) Schokolade kaufen.

Und jetzt dockt so ein kleines Virus, das nicht mal ein Lebewesen sein soll, an eine menschliche Zelle an, die 10.000 mal größer ist. Und sendet einen Code in die Zelle, die diese Zelle dazu bringt, Viren zu produzieren, die genau dem Bauplan des angedockten Virus entspricht!

Bei so schwierigen aber auch labilen Produktionsketten und so riesigen Produktionsmengen wird mir auch klar, dass viele Fehlproduktionen statt finden müssen. Die meisten dürften kaputt gehen, Einige führen dann zu den Mutationen, die sich entwickeln und von denen wiederum ein paar dann tödlich sind.

Wieviel Software und Betriebssysteme und Informatiker bräuchten wir für so eine Herausforderung? Und welchen Aufwand müssten unsere Ingenieure benötigen? Und wäre das nicht ein geniales Verfahren für Wirtschaftskriminelle (wiredard)?

RMD

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