Leven is een eigenaardig fenomeen. We doen of het normaal is, maar dat is het natuurlijk allesbehalve. Nog nooit heeft iemand een afdoende definitie voor leven kunnen verzinnen en hoe dat voor ons zo ‘normale’ ontstaan is, is nog steeds een volstrekt raadsel. Er zijn theorieën te over, waarbij de RNA-wereld (alles is begonnen met het ontstaan van RNA) op het ogenblik de populairste, maar ja, RNA is geen simpel stofje. Nu schijnen onderzoekers Thomas Carell een manier gevonden te hebben waarbij de vier bouwstenen van RNA kunnen worden gevormd uit eenvoudige uitgangsstoffen.
We praten dan over de basen cytosine, adenine, uracil en guanine. Die stoffen zijn eerder gemaakt in het lab, maar met andere uitgangsstoffen. In 2009 bedachten scheikundigen rond John Sutherland van de universiteit van Cambridge vijf verbindingen die waarschijnlijk aanwezig zouden (kunnen) zijn geweest op de vroege aarde. Die zouden reacties hebben kunnen aangaan die tot de vorming van cytosine en uracil kunnen hebben geleid.
Twee jaar geleden konden Thomas Carell van de Ludwig Maximilian-universiteit in München en medeonderzoekers melden dat er ook zo’n simpele route zou zijn naar guanine en adenine, maar het probleem was dat de aard van de reacties verschillend was. Niemand kon de omstandigheden bedenken waaronder die reacties gelijkertijd zouden kunnen hebben plaatsgevonden.
Simpele uitgangsstoffen
Carell denkt nu het antwoord te hebben. Onlangs verkondigde hij op een bijeenkomst dat hij en zijn collega’s een stel eenvoudige reacties heeft gevonden die geleid zouden kunnen hebben tot de vorming van de vier basen van RNA.
Hij begint zijn scheikundige reis met zes simpele uitgangsstoffen: zuurstof, stikstof, ammoniak, water en waterstofcyanide. Die zouden alle op de vroege aarde aanwezig zijn geweest. Andere onderzoekers hebben al aangetoond dat die uitgangsstoffen tot ingewikkelder stoffen reageren dan die Carell gebruikte.
De pyrimidines uracil en cytosine ontstonden uit reacties uitgaande van cyanoacetyleen en hydroxylamine. Die twee stoffen vormen na reactie aminoisoxazolen. De verbindingen kunnen verder reageren met ureum en de suiker ribose tot een reeks ‘voorlopers’ van de pyrimidines. In de aanwezigheid van zwavelverbindingen en ijzer- en nikkelzouten worden die ‘voorlopers’ vervolgens omgezet in cytosine en uracil.
Die laatste reactie start als het ijzer en nikkel in de zouten extra positieve lading hebben en dat is precies wat ook gebeurt in de laatste reactiestap van de reeks om adenine en guanine (de purines) te vormen. Wat het verhaal van Carell nog aannemelijker maakt is dat de reacties in één reactieglas kunnen plaatsvinden. Daarmee zou voor het eerst een aannemelijke verklaring zijn gevonden hoe die vier basen in eenzelfde milieu naast elkaar hebben kunnen ontstaan.
“Dat ziet er goed uit”, zegt Steven Benner van de stichting Applied Molecular Evolution in Florida. “Het verschaft een eenvoudige manier om alle vier de basen te maken onder omstandigheden waaronder we denken dat die destijds heersten.” Carells verhaal lost niet alle mysteries rond RNA op. Zo zal er nog iets gevonden moeten worden waardoor die vier bouwstenen lange ketens vormen en daarmee het eigenlijke RNA, maar er is nu iets tenminste dat tot verder puzzelen noodt.
Bron: Science