Pril leven scheppen is riskant

Dit blijft de biologische hamvraag: hoe maak je leven? Hoe is de eerste primitieve cel ontstaan, die zichzelf kan dupliceren? Heb je eenmaal zo’n proto-cel, dan zorgt de Darwiniaanse evolutie voor de rest. Er zijn mensen die denken dat een God een handje heeft moeten helpen om de eerste cel op aarde te maken, maar de meeste biochemici denken daar anders over. Aan een denkbeeldige God kun je geen proeven doen.

Chemici zijn inmiddels goed in het construeren van zelfreplicerende moleculen, zoals de Groningse hoogleraar Sijbren Otto in deze krant (11/1/16) liet zien. Hij kan in de reageerbuis chemische bouwstenen op elkaar stapelen tot lange slierten. Bij schudden breken die, zodat je steeds meer slierten krijgt, zolang je maar bouwstenen toevoegt. Elegante proeven, dat zeker, maar die staan nog ver af van de constructie van de eerste primitieve cel. Daarvoor heb je bouwstenen nodig, die 4 miljard jaar geleden op aarde voorhanden waren. Otto gebruikt gewoon de chemicaliën in zijn lab om een cel te maken.

Een onderzoeker die al 20 jaar poogt om het ontstaan van het leven op aarde in de reageerbuis te reproduceren is Jack Szostak. Dat is moeizaam onderzoek, je kunt er moeilijk subsidies voor krijgen, en praktisch nut heeft het ook al niet. Alleen heel fantasierijke onderzoekers zien vergezichten naar geneesmiddelen tegen gruwelijke kwalen. Je moet dus eerst een Nobelprijs winnen, zoals Szostak, om een lab gaande te kunnen houden met onderzoek naar de oorsprong van het leven.

Szostak is onvervaard en niet bang voor mislukkende proeven. Hij kwam laatst naar de KNAW om over de stand van zaken te vertellen. Het heeft iets verfrissends dat iemand ongegeneerd praat over stagnerend onderzoek in een tijd dat het opkloppen van marginale resultaten de regel is. Niet al Szostaks proeven mislukken en hij vordert met het maken van een primitieve cel.

Zo’n proto-cel is een blaasje dat kan delen en waarin een stukje erfelijke informatie zich kan vermenigvuldigen. Daarvoor heb je bouwstenen nodig voor de aanmaak van de membraan van het blaasje en voor een nucleïnezuur dat zichzelf kan dupliceren. Die bouwstenen zijn niet het probleem. Er zijn nu plausibele scenario’s, waarmee uit simpele moleculen, bouwstenen voor membranen, nucleïnezuren en eiwitten zijn te vormen. Levenscheppers gebruiken daarvoor cyanide, dat ruim beschikbaar was op de primitieve aarde. Weliswaar kunnen onze huidige cellen niet tegen cyanide, omdat het de cellulaire ademhaling blokkeert, maar de primitieve proto-cel heeft nog geen ademhaling en dus geen last van cyaankali.

De vorming van blaasjes uit simpele bouwstenen is ook geen groot probleem meer. Met een zeepoplossing kun je bellen blazen en zulke blaasjes vormen zich ook in de zeepoplossing. Voeg je meer zeep (vetzuur) toe dan worden die blaasjes groter en ze gaan zich spontaan delen.

De genetische informatie voor de proto-cel is de bottleneck. De deskundigen zijn het er over eens dat zo’n elementair genetisch systeem uit RNA (ribonucleïnezuur) moet hebben bestaan en ook RNA kun je op een primitieve aarde maken, zoals Szostak heeft laten zien. Als je RNA bouwstenen koelt, ontstaan vanzelf RNA ketens. Je hebt echter niets aan een RNA keten als je die niet kunt kopiëren. Pas bij redelijk accurate kopieën is er sprake van genetische informatie die kan worden doorgegeven.

Jaren heeft Szostak zitten prutsen om voor dit formidabele probleem een oplossing te vinden. Hij heeft nu eindelijk iets dat een beetje werkt en hij kan nu RNA kopieën maken in zijn vetzuurblaasjes onder condities die 4 miljard jaar geleden op aarde hebben bestaan. Dat is nog lang geen primitieve cel, maar het is een stap in de goede richting, al gelooft niet iedereen dat Szostak op het juiste spoor zit,

De pogingen om een primitieve cel te maken behoren tot het meest riskante soort onderzoek dat er te doen valt. De stap van chemie naar biologie is een reuzestap en niemand kan zeggen of zo’n stap toevallig één keer is gezet 4 miljard jaar geleden, maar daarna nooit weer. Als het zo’n zeldzame gebeurtenis was gaat Szostak die proto-cel niet maken.

Zeldzaam of niet is ook een kosmische vraag. Er zijn naar schatting 10 miljard planeten in ons Melkwegstelsel, die in principe verenigbaar zijn met het ontstaan van leven. Wat betekent dat? Bruist het heelal van leven of is de stap van chemie naar biologie zo onwaarschijnlijk dat die elders nooit is gezet? Zullen de Ufo’s ooit komen of zijn wij uniek? Worden wij ooit de slaven van superieure wezens van andere planeten, zoals Jared Diamond heeft voorspeld? Ik hoop dat Szostak een beetje opschiet met zijn proeven, want ik wil het antwoord op deze vragen graag nog meemaken.