Mogelijke voorloper van leven op aarde duikt op in Gronings lab
© Harry Cock / de Volkskrant

Mogelijke voorloper van leven op aarde duikt op in Gronings lab

In de zoektocht naar het ontstaan van leven op aarde hebben Groningse wetenschappers moleculen ontworpen die aan soortvorming doen, de eerste stap op weg naar een ecosysteem.

De grens tussen de dode natuur en die van de levende wezens is weer wat vager geworden. Groningse chemici zijn erin geslaagd een systeem van levenloze moleculen zo ver te krijgen dat ze verschillende 'soorten' vormen, die met elkaar concurreren om 'voedsel' net als in het echt.

Dat kan licht werpen op hoe het leven op aarde ooit is ontstaan, denkt hoofdonderzoeker Sijbren Otto van de Rijksuniversiteit Groningen. 'Ik ben zeer terughoudend om te zeggen: op deze manier is het gebeurd. Dat kun je immers nooit bewijzen. Maar het zou best kunnen dat mechanismen zoals wij hier waarnemen, een rol hebben gespeeld.'

In Otto's oersoep zijn de 'levende wezens' ringvormige moleculen die als schoteltjes op elkaar passen en zo een soort stapels vormen. Voeg bouwstenen toe en er ontstaan steeds meer ringetjes en hogere stapels door de microscoop zichtbaar als spaghetti-achtige sliertjes.

Maar voeg ook wat andere bouwstenen toe en er gebeurt iets opmerkelijks, schrijven Otto en zijn collega's in Nature Chemistry. Er ontstaat dan gaandeweg een tweede soort ringetjes, die zich 'voeden' met de alternatieve bouwstenen en op hun beurt weer andere stapels vormen.

Ik ben zeer terughoudend om te zeggen: op deze manier is het gebeurd. Dat kun je immers nooit bewijzen. Maar het zou best kunnen dat mechanismen zoals wij hier waarnemen, een rol hebben gespeeld

Hoofdonderzoeker Sijbren Otto

Soortvorming

Dat heeft warempel wel wat weg van soortvorming in de natuur, vertelt Otto. 'Je ziet dat je diversiteit krijgt, volgens principes zoals die ook in de biologie bestaan: je introduceert ander voedsel en meteen ontstaat er een nieuwe soort die ervan gebruikmaakt. Dat is de eerste stap op weg naar een ecosysteem.'

Toegegeven: een reageerbuisje met zich voortplantende moleculen erin staat ver af van de levende wezens zoals we die kennen uit het bos. Toch is hier sprake van een 'zeer bijzonder en intrigerend' experiment, vindt hoogleraar fysische organische chemie Wilhelm Huck (Radboud Universiteit Nijmegen), zelf niet bij het onderzoek betrokken. 'Sijbren maakt gebruik van een heel simpele serie chemische reacties. En vervolgens laat hij zien dat zo'n simpele set instructies leidt tot een complex mengsel dat zich aanpast en waarbij uiteindelijk de best aangepaste familie ringen overwint.' In de scheikunde is zoiets heel bijzonder, legt Huck uit: 'Bij de meeste systemen stopt op een gegeven moment de groei en is er dus geen 'survival of the fittest'. Dit systeem kan dit dus wel.'

Hoe het leven zo'n 3,8 miljard geleden op onze planeet ontstond, is nog altijd een diep mysterie. Veel wetenschappers nemen aan dat het leven afstamt van zich voortplantende RNA-moleculen. Maar ook aan die ingewikkelde moleculen moet iets simpelers zijn voorafgegaan.

'Stapelende moleculen'

We zouden heel blij zijn als we het systeem zo kunnen beïnvloeden dat het uit zichzelf een of andere nieuwe chemische functionaliteit bedenkt die wij er niet in stoppen

Sijbren Otto

Dat zou zomaar 'iets met stapelende moleculen' kunnen zijn, denkt Otto. Het ontluikende leven heeft immers een of ander mechanisme nodig dat moleculen ordent en concentreert, zodat de chemie een opstapje heeft naar ingewikkelder systemen. Sommige experts vermoeden daarom dat het leven is ontstaan uit groeiende kristallen, of kleine holten waarin moleculen gevangen raakten.

'Maar ringetjes, of andersoortige structuren, die zich opstapelen zou ik als ordenend principe niet willen uitsluiten', zegt Otto. De 'ringwezens' waarmee hij werkt, komen in de vrije natuur weliswaar niet voor, maar bestaan wel uit simpele peptiden (sliertjes aminozuren) die op de vroege aarde aanwezig moeten zijn geweest. Pluspunt is ook dat de ringwezens bij kamertemperatuur en in water 'overleven'.

De volgende grote uitdaging, zegt Otto, is om de ringwezens een of ander nieuw trucje te leren. 'Leven is in staat allerlei nieuwe uitvindingen te doen. We zouden heel blij zijn als we het systeem zo kunnen beïnvloeden dat het uit zichzelf een of andere nieuwe chemische functionaliteit bedenkt die wij er niet in stoppen. Dan heb je echt het begin van evolutie.'