ONDERZOEKERS TWISTEN OVER BEWIJSKRACHT VAN METEORIET; Het dode leven op Mars

Het artikel van het Amerikaanse weekblad Science waarin door onderzoekers van NASA en Stanford University gesproken werd van leven in een Mars-meteoriet, bracht vooral in de VS groot enthousiasme teweeg. Maar wie het stuk goed leest, raakt bevangen door twijfels.

OP 16 AUGUSTUS publiceerde Science een artikel waarin onderzoekers van NASA en Stanford University zeiden sporen van leven te hebben ontdekt in een Mars-meteoriet. Zelf liet het Amerikaanse weekblad het artikel vergezeld gaan van een behoedzaam, kritisch commentaar van een eigen redacteur. Er was 'evidence', maar geen 'proof'. Nature, dat de afgelopen tijd zeker zoveel artikelen over de meteoriet opnam, bracht een bitse reactie van drie Britse onderzoekers onder aanvoering van Monica Grady. Ook zij werkten al jaren aan de meteoriet, vaak samen met de Amerikanen. Het Nature-artikel straalt een ijzige kilte in de richting van NASA-onderzoeksleider David McKay. New Scientist sloeg een welwillende, maar wat ironische toon aan, Scientific American zag geen kans meer Mars-nieuws in het septembernumer op te nemen.

De nuanceringen verschenen pas op het moment dat gewone dag- en weekbladen alweer een andere kant opkeken. Zo kan makkelijk een verkeerd beeld blijven bestaan van hetgeen men zich bij NASA en Stanford University aan levensverschijnselen op Mars voorstelt. De merkwaardige verhullende stijl die in het Science-artikel werd gehanteerd, draagt daartoe bij.

Wie het Science-stuk leest, herleest en nog eens doorneemt, ontkomt niet aan de indruk dat de auteurs tot publicatie besloten louter en alleen omdat zij meenden bacteriën te zien in een kalkneerslag op de meteoriet. De chemische bijzonderheden die zij vermelden bevatten als zodanig nauwelijks nieuwswaarde en zijn alleen interessant voor zover zij enige waarschijnlijkheid verlenen aan het voorkomen van de bacteriën. Toch worden de bacteriën zelf pas ter sprake gebracht in het eind van het artikel en zó terloops, dat het lijkt alsof ze er eigenlijk niet toe doen. In de summary worden ze niet genoemd. Het voorafgaande Science-persbericht van 7 augustus, drie pagina's lang, trok er drie regels voor uit.

Grof gezegd hanteert de NASA-groep drie argumenten voor de conclusie dat meteoriet ALH84001 sporen van leven vertoont. Er zijn organische verbindingen - polycyclische aromatische koolwaterstoffen: PAK's - gevonden van een soort die ook voorkomt in aardolie en steenkool (zoals bekend uit levend materiaal gevormd), er zijn kalkkorreltjes die lijken op korreltjes die op aarde soms door micro-organismen worden gevormd en last-but-not-least: er liggen mini-bacteriën tussen de kalk.

“NASA-onderzoek heeft voor het eerst organische verbindingen aangetoond in een Mars-meteoriet”, noteerde het Science-persbericht. Het moet deze zin zijn geweest die in Monica Grady een klamme razernij bovenbracht. Want zij was het die in 1989 in Nature (20 juli) als eerste de aanwezigheid van organische verbindingen in een Mars-meteoriet bekend maakte, zij het dat ze niet aan een analyse van de verbindingen toekwam en er, anders dan NASA, juist uitdrukkelijk bij aantekende dat dit “niet noodzakelijkerwijs” hoefde te wijzen op een relatie met levensverschijnselen. In 1994 berichtte Grady in Meteoritics (29, 469) dat zij ook in meteoriet ALH84001 veel organisch materiaal had aangetroffen.

EXPERIMENTEN

Al halverwege de jaren vijftig toonden Miller en Urey in hun beroemde experimenten aan dat uit een eenvoudig gasmengsel boven water onder invloed van elektrische ontladingen of ultraviolette straling hele reeksen van organische verbindingen kunnen ontstaan zonder dat daar bij wijze van spreken een bacterie een poot naar uitsteekt. In de jaren erna is organisch materiaal in alle vormen en plaatsen aangetoond: rechtstreeks in meteorieten en interplanetair stof en indirect in kometen. Niemand durft organische verbindingen an sich nog als teken van leven te zien, eerder ziet men ze als een voorwaarde voor het ontstaan daarvan.

De laatste jaren verschenen met enige regelmaat artikelen waarin het voorkomen van PAK's in meteorieten en op kosmisch stof wordt beschreven, maar in geen enkel geval worden daaraan conclusies over het voorkomen van leven verbonden. Let wel: ook de Stanford-onderzoekers die nu in de PAK's zo'n mooi signaal zien schaarden zich in de rij (zie Science, 29 oktober 1993).

“Maar onze Mars-PAK's zijn anders”, zeggen ze nu in Science, nadat ze aannemelijk hebben gemaakt dat de PAK's geen ordinaire vervuiling zijn die op de zuidpool of in het laboratorium werd opgelopen. In steenkool en aardolie bestaan PAK's uit vele duizenden verschillende verbindingen, maar in onze meteoriet vinden we juist een bescheiden selectie van tamelijk eenvoudige verbindingen. En er is literatuur die beschrijft dat dit het effect kan zijn van een jonge diagenese (steenvorming). Sterker is het argument niet. Nature doet het betoogje af met de opmerking dat PAK's nu juist bij uitstek organische verbindingen zijn die nooit in levende organismen worden aangetroffen. Het zijn op zijn best omzettingsprodukten van dode levensvormen maar een niet-biogene vorming is net zo waarschijnlijk.

De twee andere aanwijzingen die NASA voor het bestaan van leven meent te zien kunnen alleen in samenhang worden besproken: de kalk en de bacteriën. Wat terzake het denken van de onderzoekers heeft bepaald blijft in het Science-artikel absoluut onduidelijk maar komt helder naar voren bij raadpleging van de onderliggende literatuuur.

In essentie komt het erop neer dat op de breukvlakken van fijne scheuren in de meteoriet een kalklaag is gevonden die al onder een gewone stereo-microscoop blijkt te bestaan uit meer of minder eenvormige korreltjes. 'Korreltjes' (grains) zijn ze ook door anderen genoemd, want ook in dit geval was al eerder over het fenomeen gerapporteerd, nota bene in een co-produktie van NASA en Britse onderzoekers onder leiding van Grady.

McKay et al. spreken liever van 'carbonate-globules', hoewel de bolletjes vaak eerder pannenkoekachtig plat zijn omdat er niet meer ruimte was binnen de scheur. Met geavanceerd instrumentarium is tot in detail aan een enkel bolletje onderzocht hoe dat chemisch is opgebouwd. Het Science-artikel bevat een minutieuze beschrijving waarin men keer op keer de weg kwijt raakt. Een beschrijving die niet nieuw is (David Mittlefehldt had het al gedaan) en die ook geen doel dient omdat er geen conclusie uit wordt getrokken. De kern van de bolletjes bestaat uit calciumcarbonaat (kalk dus) met wat mangaan. Naar de periferie verschijnt wat meer ijzer- en magnesiumcarbonbaat en helemaal aan de rand vindt men ook ijzersulfide. Voor wat betreft de mogelijke biogene verklaring van de afwisselende lagen verwijst McKay naar slechts eén artikel: het verslag van een onbeholpen onderzoek van geologen die zich aan een kweek van een cyanobacterie (de blauwwier Synechococcus) waagden.

Waar de NASA-onderzoekers juichend mee aan de haal gaan is de vondst van deeltjes magnetiet (ijzeroxide, FeO) in en bij de kalkkorrels. Deeltjes van dezelfde vorm en grootte, aaneengeregen tot een ketting, zijn wel aangetroffen in zeldzame soorten bacteriën die zich oriënteren op het aardmagnetisch veld. McKay gaat voorbij aan het feit dat de in de meteoriet gevonden mini-bacteriën nauwelijks plaats hebben voor de korrels.

Het is voor de juiste waardering van de Science-tekst van belang te weten dat veel geologen gelaagde kalkkorrels makkelijk associëren met een vorming in een waterig milieu. Op aarde zijn dikke kalklagen ontstaan uit de gestage sedimentatie van kalkdeeltjes uit oceaanwater. Soms gaat het om kalkskeletjes van dode diertjes, heel vaak betreft het een zuiver chemische vorming van calciumcarbonaat, zij het een die door levende organismen wordt geïnduceerd. Waar zeewater een voldoende hoog gehalte calcium bezit kan onder invloed van een sterke koolzuurassimilatie (CO2-opname) door algen het oplosbaarheidsprodukt van calciumcarbonaat worden overschreden waarna kalk neerslaat. De kalkkorrels die zo ontstaan vertonen een typische concentrische gelaagdheid. Het wat paradoxale proces (CO2-onttrekking leidt tot een stijging van het carbonaatgehalte) verschilt in essentie niet van de vorming van ketelsteen in een fluitketel.

'Biogene decalcificatie' is een wijd verspreid en welbeschreven fenomeen dat een belangrijke rol speelt in de CO2-kringloop. Wie in een Weckfles, gevuld met voldoende hard slootwater, een flinke algengroei weet op te wekken kan de kalkneerslag voor het keukenraam zien ontstaan.

De laatste jaren is de geologische belangstelling voor het mechanisme achter de kalkafzetting toegenomen. Enerzijds probeert men in eenvoudige experimenten allerhande organismen een kalkneerslag te laten vormen, anderzijds zoekt men in bestaande jonge of zeer oude kalkafzettingen naar de resten van de organismen die de neerslag veroorzaakten. De geoloog Robert Folk heeft daarbij, volgens eigen opgave in het Journal of sedimentary petrology (september 1993), interessante ontdekkingen gedaan. Want hij vìndt micro-organismen, niet alleen in recente maar ook in zeer oude kalkafzettingen uit de Trias-periode (200 miljoen jaar oud). Met een eenvoudige ets-techniek maakte hij in de oude kalk bolronde tot staafvormige, enigszins bacilachtige bacteriën zichtbaar. Het probleem is dat ze een orde van grootte kleiner dan de kleinste bestaande bacteriën hebben. Bij voorkeur duidt Folk ze daarom aan met 'nano-bacteriën'. Hij schrijft de dwerggroei toe aan 'stress' onder invloed van een ongunstig milieu.

KALKKORSTEN

Of de nano-bacteriën de kalkneerslag zelf veroorzaakten of slechts door de kalk werden ingesloten, moet Folk in het midden laten. Zeker is dat veel bacteriën net zo makkelijk CO2 als koolstofbron gebruiken (dus 'autotroof' zijn) als de meeste algen. Een actieve rol is mogelijk. Maar het feit dat ze ook worden gevonden in travertijn (kalkkorsten rond hete bronnen die ongetwijfeld buiten bacteriële invloed ontstaan) geeft te denken. Folks nano-bacteriën worden door maar weinigen als levensvormen erkend: men ziet ze als een artefact. (Dat Folk in het aangehaalde artikel goudeerlijk bekend maakt dat hij resten polijstpoeder ook lang voor nano-bacteriën aanzag, maakt het er niet beter op.)

Dat in Mars-meteoriet ALH84001 'bacteriën' of 'nano-bacteriën' zijn gevonden, zal men de NASA-onderzoekers niet horen zeggen. Liever hebben zij het over ovoids, objects, forms of textures. Foto's maken duidelijk dat zij precies dezelfde vormen zien als Folk: bacteriën dus die volgens huidige maatstaven een tot twee orden van grootte te klein zijn. Dwergbacteriën die nauwelijks plaats hebben voor het DNA of RNA dat hun leven besturen moet, zeker niet als daar ook nog magnetiet bij moet.

's Werelds hoogste autoriteit op het gebied van prehistorische micro-organismen J. William Schopf, die blauwwier-vormen in Australisch gesteente van 3,5 miljard jaar oud heeft gevonden (Science, 30 april 1993) - en in zijn streven naar erkenning expliciete voorwaarden voor het predikaat 'levensvorm' formuleerde - heeft het 'unlikely' genoemd dat de NASA-nano-bacteriën echt bacteriën zijn. Overigens worden Schopfs eigen vondsten ook niet door iedereen voor vol aangezien.

Het staat daarmee wel vast dat de Martiaanse kalkkorrels (de 'carbonate-globules') een sleutelrol gaan spelen bij de beantwoording van de vraag: levensvormen of niet. Ten aanzien van twee uiterst wezenlijke punten zijn de korrels nu onderwerp van debat geworden: de temperatuur waarbij ze gevormd werden en hun leeftijd.

NASA-onderzoeker David Mittlefehldt kwam in 1994 op grond van kationen-analyse (een hoog calciumgehalte) tot de conclusie dat de korrels bij tamelijk hoge temperatuur (een graad of 700) gevormd moesten zijn. Dat sluit een biogene vorming naar aardse maatstaven uit. Romanek en Grady poneerden op 15 december 1994 in Nature de stelling dat de korrels juist bij lage temperatuur waren gevormd: tussen nul en tachtig graden. Dat zou blijken uit het relatief geringe voorkomen van de isotoop zuurstof-18. Afgelopen zomer publiceerde Nature (4 juli) Amerikaanse onderzoeksresultaten die weer steun geven aan de hoge-temperatuur-vorming. In het recente Science-artikel worden deze conclusies weer aangevallen.

Is dit al een pijnlijk gekissebis, nog onaangenamer moet het zijn om te ervaren hoe het laatste onderzoek aantoont dat de kalkkorrels niet 3,6 maar slechts 1,4 miljard jaar oud zijn. Tegen die tijd was er misschien niet eens meer voldoende water op Mars om welke levensprocessen dan ook in stand te houden. Er is geen ruimtereis naar Mars voor nodig om uitsluitsel over het leven in ALH84001 te krijgen.