Het eerste leven op aarde is mogelijk begonnen toen twee of meer soorten koolstofverbindingen een samenwerkingsverband aangingen, suggereert nieuw onderzoek.
Scheikundige Sijbren Otto van de Rijksuniversiteit Groningen heeft met zijn team aangetoond dat een mix van simpele koolstofverbindingen spontaan ingewikkeldere moleculen kan vormen. Deze moleculen zijn vervolgens in staat om zichzelf te kopiëren. Zulke zelfreplicatie is een belangrijk criterium voor leven, omdat het organismen in staat stelt zichzelf te reproduceren.
Ringvormige moleculen
Wetenschappers die onderzoek doen naar hoe het leven ooit begon, proberen al tientallen jaren moleculen te maken die zichzelf kunnen repliceren. Er zijn wat kleine succesjes geweest, maar de moleculen die dit opleverde, waren altijd zorgvuldig vormgegeven en nogal ingewikkeld.
De kans dat deze moleculen ooit zomaar op aarde vormden, zelfs over een periode van miljoenen jaren, lijkt klein. ‘Ze duiken niet zomaar even op’, zegt Otto.
Otto’s team combineerde twee soorten chemische verbindingen, die beide essentieel zijn voor leven zoals wij dat kennen. De eerste zijn aminozuren, de bouwstenen waar eiwitten uit gemaakt worden. De tweede zijn zogeheten nucleobasen, de cruciale componenten in bijvoorbeeld DNA en RNA. Deze beide soorten verbindingen kunnen op natuurlijke wijze ontstaan, zo wordt gedacht.
Toen het team deze stoffen in de mix gooide, bonden de aminozuren en nucleobasen aan elkaar en vormden ze ringvormige moleculen. Meerdere setjes van die ringen voegden zich vervolgens samen tot cilindervormige stapels.
De stapels konden zichzelf vermeerderen door andere ringen op een of andere manier aan te moedigen zich op dezelfde manier te stapelen. Hiervoor moest het mengsel worden geschud, maar dat was dan ook de enige interventie die Otto’s team hoefde uit te voeren.
Co-evolutie
De afgelopen jaren zijn er meer onderzoeken geweest die een tipje van de sluier oplichtten over het ontstaan van leven. Eerdere hypotheses veronderstelden vaak dat eerst één cruciale chemische stof ontstond, waaruit een simpel soort leven vormde. Die zou dan vervolgens alle andere chemische stoffen hebben gemaakt en gaandeweg een ingewikkeldere vorm hebben gekregen.
Volgens de zogeheten RNA-wereld-hypothese begon leven met niets anders dan RNA. Andere onderzoekers stellen zich juist een begin voor met alleen aminozuren, die simpele eiwitten vormden.
‘Nu begint het bewijs zich op te stapelen voor een co-evolutie tussen de twee’, zegt Kate Adamala van de Universiteit van Minnesota in Minneapolis. ‘Ze zijn gezamenlijk geëvolueerd en hebben elkaar een handje geholpen.’
