26.1 Op zoek naar het begin
De aarde is 4,5 miljard jaar geleden is ontstaan en het eerste leven was 3,8
miljard jaar geleden. De atmosfeer bevatte geen zuurstof; zij bevatte
ammoniak en bestond vooral uit N2 en CO2. Er was nog geen ozonlaag.
Stanley Miller en Harold Urey hebben de chemische evolutie aangetoond.
In een glazen apparaat deden ze water, met een gasmengsel van waterstof,
ammoniak en methaan. Daarin lieten ze elektrische vonken als bliksem
fungeren. Na een week waren er tegen het glas aminozuren afgezet: de
bouwstenen van het leven. De oerzee zou geleidelijk zijn veranderd in een
oplossing van organische stoffen, een oersoep.
Leven uit de ruimte?
Arrhenius dacht dat het leven met meteorieten op aarde kwam. In de ruimte zijn enorme massa’s
organisch materiaal aanwezig. Meteorieten bevatten veel organisch materiaal. Bovendien komt
dagelijks dertig ton ruimtestof op aarde, dat tot 50% organisch materiaal bevat.
NASA bouwde een apparaat waarin de omstandigheden in de ruimte werden
nagebootst. Ook hier was sprake van chemische evolutie. Er werden organische
moleculen gevonden, zoals ketonen, ethers, alcoholen. Ook ontstonden er
vetzuurachtige verbindingen die zich in water tot blaasjes verbonden, waarbinnen
vaak organische moleculen zaten.
Dat de bouwstenen uit de ruimte zijn gekomen, is omdat de organische moleculen
in meteorietmateriaal linksdraaiend waren net als in levende wezens. In het
apparaat van Miller en Urey waren evenveel links- als rechtsdraaiende moleculen.
Stammen we uit de diepzee?
Misschien is het leven wel te danken aan bepaalde hete bronnen in de diepzee. Hieruit borrelt heet
water dat rijk is aan calcium- en andere basische ionen. Rond de bronnen hebben zich hoge
kalkzuilen gevormd. De wanden zijn rijk aan katalyserende mineralen. Hierin hopen organische
verbindingen op, waaronder nucleotiden. Zo’n bronnen- en zuilencomplex is een Lost City.
Bij 'black smokers' komt vulkanisch materiaal omhoog, er zijn temperaturen van honderden graden
en het is er zuur. Het lijkt er op dat de eerste stofwisseling in een holte in een hydrothermale bron
was, waarin waterstof opborrelt en met koolstofdioxiderijk water de organische verbindingen vormt.
De oerstofwisseling is nog niet in een cel; daarvoor moet deze energie opbouwen om zijn
levensprocessen te laten verlopen. Chemiosmose is een systeem waarin protonen (H+) door een
membraan worden gepompt, waardoor een gradiënt ontstaat en stap voor stap energie wordt
opgebouwd, tot er voldoende protonen zijn om een ATP-molecuul te maken.
Waar basische oplossingen in de hydrothermale bron in zuur zeewater komt, bestaat een gradiënt. In
de poriën ontstonden dus niet alleen organische moleculen en ATP, maar ook een chemiosmose dat
de oudste bacteriën alleen maar hoefden ‘over te nemen’ om de bron te kunnen verlaten.
Als dit klopt, begon het leven als een labyrint van minerale 'cellen' met katalytische wanden, die hun
energie onttrokken aan natuurlijke protonengradiënten. Hierin ontstonden complexe verbindingen,
waaronder eiwitten en DNA, van hieruit ontsnapten op een gegeven moment de eerste vrije cellen.
, De RNA-wereld
De chemische evolutie van de organische bouwstenen lijkt dus niet zo onwaarschijnlijk. Eiwitten
kunnen niet ontstaan zonder DNA en RNA, RNA kan spontaan ontstaan uit onder andere een bepaald
soort vulkanisch gesteente.
RNA is een bijzonder molecuul: het draagt een stuk genetische code, maar sommige RNA-typen
kunnen ook een enzym zijn. De allereerste levensvormen zouden hebben bestaan uit een systeem
waarin RNA de genetische code droeg en tegelijk een rol speelde in het regelen van chemische
reacties. Dit is de meest waarschijnlijke hypothese.
Leven op andere planeten?
Vloeibaar water is een essentiële voorwaarde voor leven. Mars is kleiner dan de aarde, waardoor de
zwaartekracht er veel minder groot is. Hierdoor heeft Mars waarschijnlijk veel waterdamp verloren,
naast andere gassen die misschien ooit de atmosfeer vormden. Er is dan ook geen broeikaseffect. 2
Als in een ander planetenstelsel een planeet van de juiste afmetingen op de juiste afstand van zijn
ster staat, zou daar ook leven kunnen zijn. Zeker na de ontdekking van het vele organische materiaal
in de ruimte, zijn'exobiologen ervan overtuigd dat er op vele plaatsen in de ruimte leven moet zijn.
Bovendien zou eventueel leven lichtjaren ver weg zijn, zodat er nooit sprake kan zijn van contact.
Leven op Mars?
Wetenschappers onderzoeken met Mars Landers met name de atmosfeer en de bodem: welke
gassen, in welke concentraties, welke gesteenten, erosiesporen, diepere aardlagen, enzovoorts.
Een voorwaarde voor leven is water. Er is water, in de vorm van waterdamp en ijs. Een andere
voorwaarde is de aanwezigheid van organische stoffen of bouwstoffen ervan. Er is misschien leven
op Mars is geweest, maar dat is onder de huidige omstandigheden niet mogelijk.
De aarde is 4,5 miljard jaar geleden is ontstaan en het eerste leven was 3,8
miljard jaar geleden. De atmosfeer bevatte geen zuurstof; zij bevatte
ammoniak en bestond vooral uit N2 en CO2. Er was nog geen ozonlaag.
Stanley Miller en Harold Urey hebben de chemische evolutie aangetoond.
In een glazen apparaat deden ze water, met een gasmengsel van waterstof,
ammoniak en methaan. Daarin lieten ze elektrische vonken als bliksem
fungeren. Na een week waren er tegen het glas aminozuren afgezet: de
bouwstenen van het leven. De oerzee zou geleidelijk zijn veranderd in een
oplossing van organische stoffen, een oersoep.
Leven uit de ruimte?
Arrhenius dacht dat het leven met meteorieten op aarde kwam. In de ruimte zijn enorme massa’s
organisch materiaal aanwezig. Meteorieten bevatten veel organisch materiaal. Bovendien komt
dagelijks dertig ton ruimtestof op aarde, dat tot 50% organisch materiaal bevat.
NASA bouwde een apparaat waarin de omstandigheden in de ruimte werden
nagebootst. Ook hier was sprake van chemische evolutie. Er werden organische
moleculen gevonden, zoals ketonen, ethers, alcoholen. Ook ontstonden er
vetzuurachtige verbindingen die zich in water tot blaasjes verbonden, waarbinnen
vaak organische moleculen zaten.
Dat de bouwstenen uit de ruimte zijn gekomen, is omdat de organische moleculen
in meteorietmateriaal linksdraaiend waren net als in levende wezens. In het
apparaat van Miller en Urey waren evenveel links- als rechtsdraaiende moleculen.
Stammen we uit de diepzee?
Misschien is het leven wel te danken aan bepaalde hete bronnen in de diepzee. Hieruit borrelt heet
water dat rijk is aan calcium- en andere basische ionen. Rond de bronnen hebben zich hoge
kalkzuilen gevormd. De wanden zijn rijk aan katalyserende mineralen. Hierin hopen organische
verbindingen op, waaronder nucleotiden. Zo’n bronnen- en zuilencomplex is een Lost City.
Bij 'black smokers' komt vulkanisch materiaal omhoog, er zijn temperaturen van honderden graden
en het is er zuur. Het lijkt er op dat de eerste stofwisseling in een holte in een hydrothermale bron
was, waarin waterstof opborrelt en met koolstofdioxiderijk water de organische verbindingen vormt.
De oerstofwisseling is nog niet in een cel; daarvoor moet deze energie opbouwen om zijn
levensprocessen te laten verlopen. Chemiosmose is een systeem waarin protonen (H+) door een
membraan worden gepompt, waardoor een gradiënt ontstaat en stap voor stap energie wordt
opgebouwd, tot er voldoende protonen zijn om een ATP-molecuul te maken.
Waar basische oplossingen in de hydrothermale bron in zuur zeewater komt, bestaat een gradiënt. In
de poriën ontstonden dus niet alleen organische moleculen en ATP, maar ook een chemiosmose dat
de oudste bacteriën alleen maar hoefden ‘over te nemen’ om de bron te kunnen verlaten.
Als dit klopt, begon het leven als een labyrint van minerale 'cellen' met katalytische wanden, die hun
energie onttrokken aan natuurlijke protonengradiënten. Hierin ontstonden complexe verbindingen,
waaronder eiwitten en DNA, van hieruit ontsnapten op een gegeven moment de eerste vrije cellen.
, De RNA-wereld
De chemische evolutie van de organische bouwstenen lijkt dus niet zo onwaarschijnlijk. Eiwitten
kunnen niet ontstaan zonder DNA en RNA, RNA kan spontaan ontstaan uit onder andere een bepaald
soort vulkanisch gesteente.
RNA is een bijzonder molecuul: het draagt een stuk genetische code, maar sommige RNA-typen
kunnen ook een enzym zijn. De allereerste levensvormen zouden hebben bestaan uit een systeem
waarin RNA de genetische code droeg en tegelijk een rol speelde in het regelen van chemische
reacties. Dit is de meest waarschijnlijke hypothese.
Leven op andere planeten?
Vloeibaar water is een essentiële voorwaarde voor leven. Mars is kleiner dan de aarde, waardoor de
zwaartekracht er veel minder groot is. Hierdoor heeft Mars waarschijnlijk veel waterdamp verloren,
naast andere gassen die misschien ooit de atmosfeer vormden. Er is dan ook geen broeikaseffect. 2
Als in een ander planetenstelsel een planeet van de juiste afmetingen op de juiste afstand van zijn
ster staat, zou daar ook leven kunnen zijn. Zeker na de ontdekking van het vele organische materiaal
in de ruimte, zijn'exobiologen ervan overtuigd dat er op vele plaatsen in de ruimte leven moet zijn.
Bovendien zou eventueel leven lichtjaren ver weg zijn, zodat er nooit sprake kan zijn van contact.
Leven op Mars?
Wetenschappers onderzoeken met Mars Landers met name de atmosfeer en de bodem: welke
gassen, in welke concentraties, welke gesteenten, erosiesporen, diepere aardlagen, enzovoorts.
Een voorwaarde voor leven is water. Er is water, in de vorm van waterdamp en ijs. Een andere
voorwaarde is de aanwezigheid van organische stoffen of bouwstoffen ervan. Er is misschien leven
op Mars is geweest, maar dat is onder de huidige omstandigheden niet mogelijk.
