Ontstaan leven op aarde nagebootst

Een groep Japanse en Franse wetenschappers heeft nieuwe aanwijzingen gevonden voor het ontstaan van het leven op aarde. Dat meldt het wetenschappelijk tijdschrift Science vandaag. In het laboratorium wisten de onderzoekers, verbonden aan de Nagaoka University of Technology in Nagaoka en het Centre de Biophysique Moleculaire in Orléans Cedex, korte aminozuurketens te maken. Deze korte ketens worden gezien als de evolutionaire voorlopers van eiwitten, de `werkpaarden' van de cel. Zonder eiwitten is er geen leven mogelijk. De aminozuurketens ontstonden onder hoge druk en bij temperaturen tussen de 200 en 250 graden Celsius.

Onder deze extreme omstandigheden is volgens sommigen het eerste leven ontstaan. Hoge temperaturen en druk heersen onder andere in de buurt van zogeheten `smokers' op de diepe oceaanbodem. Deze onderzeese schoorstenen spuwen een mineraalrijke vloeistof uit van soms 400 graden Celsius heet. Omdat het omringende oceaanwater slechts twee tot drie graden Celsius is, onstaat er een temperatuurgradiënt in de wand van de schoorsteen. Op plaatsen waar de temperatuur zo'n 100 graden Celsius bereikt, zijn al verschillende bacteriën ontdekt. Deze eencelligen voeden zich met het mineraalrijke water. De bacteriën worden gegeten door andere organismen als buiswormen, zeesterren en mossels.

Het ontstaan van de eerste eencelligen vond zo'n 3,5 miljard jaar geleden plaats. De aarde was toen een miljard jaar oud. Voorafgaand aan het eerste cellulaire leven kende de aarde een periode van chemische evolutie, waarin de bouwstenen werden gevormd die het leven mogelijk maakten. Een van de belangrijkste bouwstenen zijn de aminozuren. Deze rijgen zich aan elkaar tot lange ketens en vormen eiwitten.

De onderzoekers wisten de omstandigheden rondom een smoker na te bootsen. Ze bouwden een reactor waarin ze een vloeistof konden rondpompen. In de vloeistof losten ze het aminozuur glycine op. Vervolgens pompten ze de vloeistof door verschillende kamertjes. Eerst kwam de vloeistof onder hoge druk te staan, daarna werd de temperatuur opgevoerd tot maximaal 250 graden Celsius en tenslotte koelde de vloeistof weer af. Het glycine had korte ketens gevormd , bestaande uit twee, drie, vier of zes aan elkaar geschakelde moleculen.

Of deze korte eiwitjes inderdaad een voorwaarde zijn geweest voor het eerste leven is nog niet duidelijk. De Amerikaanse biochemicus Jean Chmielewski heeft aangetoond dat dergelijke eiwitjes zichzelf kunnen kopiëren, een essentiële eigenschap voor levende organismen. Een tweede theorie gaat ervan uit dat het leven via kometen is aangevoerd. Een derde theorie wijst onderzeese breuken in de aardkorst aan als de plek waar het eerste leven is ontstaan.