Obwohl es 118 bekannte Elemente gibt, ist nur eine Handvoll davon in lebenden Organismen bekannt. Tatsächlich besteht die immense Komplexität des Lebens fast ausschließlich aus vier Elementen: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff; Ungefähr 99 Prozent des menschlichen Körpers besteht aus diesen Elementen.
Kohlenstoff
Alle bekannten lebenden Organismen auf der Erde sind kohlenstoffbasierte Organismen. Kohlenstoff ist lebenswichtig, da er bis zu vier stabile Bindungen gleichzeitig halten kann, was bedeutet, dass er eine größere Vielfalt von Moleküle und Verbindungen als jedes andere Element, das in lebenden Organismen vorkommt, und befindet sich daher oft in der Mitte einer komplexen Kette von Elemente. Aufgrund dieser Eigenschaft kommt Kohlenstoff in allen essentiellen Fetten und Proteinen vor und ist die Grundlage für DNA und RNA.
Wasserstoff
Ähnlich wie Kohlenstoff ist Wasserstoff in Molekülen allgegenwärtig, die die Grundkomponenten des Lebens bilden. Tatsächlich ist Wasserstoff essentiell, weil er sich leicht mit Kohlenstoff verbindet. Dies liegt daran, dass Wasserstoff effektiv als verbindendes Element zwischen der Kohlenstoffbasis einer Kette und anderen Elementen dient; Die hohe Elektronegativität von Wasserstoff ermöglicht es ihm, diese Rolle zu spielen. Häufig verbindet Wasserstoff Kohlenstoff mit mehr Wasserstoffatomen, und diese fortlaufende Kette von Wasserstoffatome erzeugen den Grad an Komplexität, der erforderlich ist, um ein organisches Molekül (z. B. ein Fett oder Protein).
Sauerstoff
Sauerstoff erfüllt in einem lebenden Organismus mehrere Zwecke. Ähnlich wie Wasserstoff verbindet es sich leicht mit Kohlenstoff, und da ein neutrales Sauerstoffatom acht Elektronen hat, ein Sauerstoffatom verbindet sich leicht mit mehr Wasserstoffatomen zu einer komplexen Kette bei der Fettbildung oder Proteine. Darüber hinaus kommt Sauerstoff (zusammen mit Wasserstoff) im Wasser vor, das für einen lebenden Organismus unerlässlich ist, da viele chemische Reaktionen innerhalb eines lebenden Organismus finden im Wasser statt, und Wasser ist auch der primäre Median, in dem Zellen wohnen.
Stickstoff
Obwohl Stickstoff nur etwa 1 Prozent der gesamten Atome eines Menschen ausmacht, ist er sowohl für das menschliche als auch für anderes organisches Leben unerlässlich, da er neben Kohlenstoff in allen Proteinen enthalten ist. Ein Protein ist eine Verbindung, die in Zellen verwendet wird, um zu signalisieren, welche Aktionen die Zelle ausführen muss; effektiv übersetzen Proteine die passiven Codes der DNA in Aktionen. Stickstoff ist auch in seiner Fähigkeit, sich mit mehreren Wasserstoffatomen zu verbinden, dem Sauerstoff ähnlich; ein neutrales Stickstoffatom hat sieben Elektronen.