Een stukje DNA (afb: LUM)
Al lange tijd vragen wetenschappers zich af hoe leven zich op aarde heeft ontwikkeld. Als je kijkt naar de complexiteit in een cel (de bouwstenen van organismen) dan lijkt het welhaast onmogelijk dat dat hele ingewikkelde systeem ‘per ongeluk’ is ontstaan. Daarvoor zou de 4,5 miljard jaar die de aarde bestaat nog veel te kort voor zijn. Onderzoekers stellen nu dat er een relatief eenvoudig pad bestaat naar die ingewikkelde machinerie die we leven noemen. DNA zou zelfs al mogelijk zijn geweest op een vroege aarde en tegelijkertijd zijn ontstaan als RNA, speculeren ze onder aanvoering van Oliver Trapp van de Ludwig-Maximilianuniversiteit in München.
Er wordt al tijden gespeculeerd over de manieren waarop leven op aarde zou kunnen zijn ontstaan. Er zijn allerlei theorieën ontwikkeld, al of niet ondersteund door experimenten, maar die hebben alle gemeen dat ze niet helemaal voldoen. Hoe het gebeurt is is, dus, nog steeds niet duidelijk, maar voorafgaand aan dat tijdstip moet er een grote scheikundige omwenteling hebben plaatsgehad. In deze prebiotische toestand moeten de moleculen die informatie opslaan en zichzelf kopiëren, we hebben het over de kernzuren DNA en RNA, zich ‘per ongeluk’ gevormd hebben uit voorlopers. De efficiëntste replicatoren ontwikkelden zich vervolgens tot de kernzuren zoals we die nu kennen: DNA en RNA.
DNA blijkt in dat systeem (=leven) al miljarden jaren de drager van informatie te zijn in biologische systemen. RNA verleent wat hand- en spandiensten, zoals de aanmaak van eiwitten (de werkpaarden van levende organismen). Hoe een verfijnd op elkaar afgestemd systeem zo maar ‘per ongeluk’ kan ontstaan lijkt me godsonmogelijk (al ben ik niet iemand die hierbij God te hulp roept).
Welke van die kernzuren was er het eerst? De geleerden zijn het er nu vrijwel over eens dat dat RNA was. Al tientallen jaren geleden werden manieren bedacht om die moleculen te laten ontstaan uit de verbindingen waar de ‘oersoep‘ uit bestond (zou hebben bestaan). Daaruit is het idee geboren dat het leven is ontstaan uit een RNA-wereld. Dat idee wordt vrij breed gedragen. Daarmee heb je nog niet meteen een antwoord op de vraag hoe DNA is ontstaan. Het idee is dat dat proces werd gekatalyseerd door een enzym, een tamelijk ingewikkeld biomolecuul dat zich in de loop van miljoenen jaren had gevormd.
Eenvoudig
Trapp en de zijnen komen nu met een directer mechanisme voor de synthese van stukjes DNA uit organische verbindingen die in die prebiotische (=voor het leven) periode aanwezig waren (of zouden kunnen zijn geweest). “Die route is relatief eenvoudig.” Voor de LUM-onderzoekers heb je water nodig, een licht basische omgeving (tegenovergestelde van zuur) en temperaturen tussen de 40 en 70°C. Onder die omstandigheden zijn de reactiesnelheden en de opbrengst groot genoeg en natuurlijk verschillende organische verbindingen.
Elke nucleoside (het deel van de DNA-bouwstenen zonder de fosfaten) bestaat uit een stikstofhoudende base en de suiker deoxyribose (de D van DNA). Het idee was dat die deoxynucleosides alleen onder prebiotische omstandigheden konden ontstaan door directe koppeling van deze twee componenten, maar niemand kon een (aannemelijk) niet-enzymatische reactie daarvoor bedenken.
Trapp c.s. bedachten dat de suiker niet in een keer aan de base wordt gekoppeld, maar dat die wordt opgebouwd door een reeks reacties met eenvoudige moleculen zoals acetaldehyde of glyceraldehyde. De onderzoekers hebben een tweede familie van mogelijke voorlopers bedacht waarbij deoxyribose is vervangen door een andere suiker.
Als dat allemaal klopt, dan zou DNA niet ontstaan zijn in een RNA-wereld maar zouden DNA en RNA gelijktijdig zijn ontstaan. Daarmee zou DNA 400 miljoen jaar eerder zijn verschenen dan tot nu toe aangenomen wordt, zo’n vier miljard jaar geleden.
Ik lees het niet in het persbericht, maar ik mag toch wel aannemen dat de onderzoekers om hun theorie te testen toch wel wat proefjes hebben gedaan in het lab (daar had ik graag wat meer over vernomen).
Bron: Science Daily