Hoe het leven is ontstaan? Zij weten het misschien

Hoe ontstond het leven op aarde. Het is een breinbreker voor natuurkundigen en filosofen. Maar ook voor de mens. Toch is de ontdekking misschien wel dichterbij dan we denken. Wetenschappers aan de Rutgers University denken namelijk het eerste en misschien wel enige harde bewijs te hebben gevonden. Ze stellen namelijk de vier ‘Legostenen des levens’ te hebben geïdentificeerd.

Onderzoekers ontleedden voor deze ontdekking bijna 10.000 eiwitten. De gevonden eiwitdeeltjes zijn wellicht de bouwstenen van het leven. Zonder deze delen ofwel eiwitkatalysatoren kunnen de cellen namelijk niet functioneren. Daarom zouden die deeltjes dus al bestaan hebben toen het leven begon.

Hoe het begon

Eind jaren tachtig werd gesteld door chemicus Günter Wächtershäuser dat het leven begon op ijzer- en zwavelhoudende rotsen in de oceaan. Hij, en andere onderzoekers, voorspelden verder dat korte eiwitten gebonden waren aan metalen en dienden als katalysator. Een katalysator is een stof die de snelheid van een bepaalde chemische reactie beïnvloedt zonder zelf verbruikt te worden. ‘Ze dienen daardoor als levensproducerende chemie’, stelt hoofdocent en co-auteur Vikas Nanda aan Rutgers.

Om achter dit feit te komen, ontwikkelden onderzoekers een synthetisch eiwit dat zich rond een metalen kern van ijzer en zwavel bevond. Dit eiwit kon herhaaldelijk worden geladen en ontladen, waardoor elektronen in een cel heen en weer kunnen pendelen. Elektronen raakten daarbij in een bepaalde cyclus. Dit bewegende molecuul, ofwel peptide, zou al hebben bestaan aan de vooravond van het leven, volgens het onderzoek dat is gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society.

Korte en lange eiwitten

Met computermodellen hebben de wetenschappers onderzocht hoe de vroege peptiden eruit konden zien en wat hun functies waren. Er werd vervolgens een kort eiwit, het ‘primordial peptid‘, samengesteld wat werd getest in het laboratorium. Het peptide heeft daarbij verschillende indrukwekkende en bijzondere functies, volgens de onderzoekers. ‘Het bevat slechts twee aminozuren in tegenstelling tot de twintig miljoen eiwitten die nodig zijn voor specifieke lichaamsfuncties.’ Maar doordat het ontdekte eiwit zo heel kort is, kan het onder de juiste omstandigheden spontaan op aarde zijn ontstaan’, aldus Nanda.

Toen het leven begon waren de eiwitten vele malen eenvoudiger. Naar schatting waren deze tien tot twintig aminozuren lang, legt Nanda uit. ‘Het menselijke DNA is veel ingewikkelder opgebouwd. Die bestaat uit genen die een paar duizend aminozuren lang zijn. Deze complexe eiwitten, die nodig zijn om alle levende dingen te laten functioneren, zijn het resultaat van miljoenen jaren evolutie.’