Russen halen de kraamkamer van het leven aan land

Sinds de jaren tachtig leeft de overtuiging dat het leven ontstond in de diepzee. Maar Russische onderzoekers zien de oorsprong in vulkanische zoetwaterpoelen op het land.

Vergeet de oceaan. Het leven ontstond in zoetwater. De celinhoud van moderne cellen lijkt het meest op de mineralenprofielen van vulkanische poelen, zoals in Yellowstone Park. De oercel moet dus in een zoetwateromgeving zijn geboren, concluderen Russische wetenschappers vandaag in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Het betoog van de Russen draait vooral om de verhouding tussen de elementen kalium en natrium. Levende cellen bevatten meer kalium dan natrium. Volgens de onderzoekers is dit kaliumoverschot een afspiegeling van de plek waar onze vroegste voorouders zijn ontstaan. De celmembranen van deze eerste cellen waren nog simpel en lek. Kalium- en natriumionen stroomden er zo doorheen: tussen protocel en omgeving heerste evenwicht.

Omdat in oceanen juist natrium overheerst, denken de onderzoekers ongeschikt dat de bakermat van het leven elders lag. Vulkanische poelen zijn volgens hen betere kandidaten. Daar waar ondergronds water door magma wordt verwarmd lekken mineralen uit het warme gesteente en borrelen met het water mee omhoog. In slikbronnen rond de Moetnovski-vulkaan in Kamtsjatka troffen de Russen inderdaad grote hoeveelheden kalium aan.

Met hun vulkanische poelmodel gaan de Russen in tegen de meer gangbare opvatting dat het leven is ontstaan rond heetwaterbronnen in de diepzee, waar warm en mineraalrijk water uit de oceaankorst vloeit. De warmte zou het ontstaan van biomoleculen hebben bespoedigd. Holtes in het poreuze gesteente zouden de allereerste cellen hebben afgeschermd van de barre buitenwereld.

Maar volgens Armen Mulkidjanian, biofysicus en eerste auteur van het artikel, kleven er een aantal problemen aan onderzeese heetwaterbronnen als kraamkamer van het leven. „Deze bronnen worden gevoed door zeewater. Er zit dus veel meer natrium in dan kalium. En andere elementen die belangrijk zijn voor leven, zoals magnesium, ontbreken er volledig”, zegt hij.

Mulkidjanian benadrukt dat zijn model schatplichtig is aan deze diepzeehypothese, die eind jaren 80 is ontwikkeld. „Nu zijn vulkanische bronnen weliswaar zuur en gevuld met slijk en modder, maar miljarden jaren geleden waren ze nog neutraal. Er lagen poreuze sedimenten op de bodem, waarin de protocellen zich konden ophouden. Het idee dat jong leven zulke geïsoleerde compartimenten nodig heeft om zichzelf te ontwikkelen is eerder genoemd als argument voor heetwaterbronnen. Wij brengen het nu naar het aardoppervlak.”

Moleculair bioloog Jack Szostak, die zelf onderzoek doet naar het ontstaan van het leven maar niet bij dit onderzoek betrokken was, noemt het kaliumargument van Mulkidjanian en zijn collega’s ‘plausibel’, maar geeft ook aan dat het kaliumoverschot kan zijn ontstaan „door zware selectie op hoge concentraties kalium”. Misschien hebben eiwitten en enzymen kalium gewoonweg nodig voor hun functioneren. „We kunnen daarom nog niet uitsluiten dat het leven is ontstaan in een omgeving met weinig kalium”, schrijft hij in een e-mail.

De geochemicus Michael Russell, een grondlegger van het idee dat het eerste leven in heetwaterbronnen ontstond, wilde niet op het artikel reageren.

    • Lucas Brouwers