‘Cellen’
uit interstellair stof
Bouwstenen
van leven afkomstig uit de ruimte? - 30-01-2001
Wetenschappers
verbonden aan NASA’s oorsprongprogramma hebben primitieve cellen gecreëerd
door de omstandigheden in de interstellaire ruimte na te bootsen.
Dit resultaat geeft steun aan de hypothese dat belangrijke elementen
voor de vorming van leven uit de ruimte afkomstig zijn.
Roeren
in de oersoep
Wetenschappers hebben de vraag hoe de primitiefste vormen van leven
ontstonden traditioneel in het laboratorium onderzocht. Beroemd zijn
daarbij de experimenten Stanley L. Miller, die er in de vroege jaren
‘50 in sloeg uit een artificiële oersoep aminozuren te laten ontstaan.
Dat leek de hypothese te bevestigen die toentertijd opgang maakte
en zei dat het aardse leven was ontstaan als een reeks chemische reacties.
Uit deze reacties zouden dan de eerste moleculen rijk aan koolstof
zijn ontstaan.Een alternatief voor deze theorie situeert de oersoep
in de diepten van de oceaan, waar hete bronnen mineralen uitstoten
die de eerste moleculen nodig voor de ontwikkeling van leven zouden
hebben gevormd.
Een derde hypothese, die ongetwijfeld meer tot de verbeelding spreekt,
zoekt de oorsprong van het leven in de ruimte, een idee dat al in
1961 door Juan Or werd gesuggereerd. Aanduidingen dat deze theorie
zou kunnen kloppen stapelen zich de laatste jaren bovendien aan sneltempo
op. Onderzoek van kometen leerde dat deze periodieke bezoekers letterlijk
bezaaid zijn met organische componenten. In interstellaire stofwolken
werden moleculen ontdekt die groter en ingewikkelder waren dan ooit
werd verwacht. De stelling dat ooit primitief leven op Mars heeft
bestaan, wijst, mits bevestiging, in dezelfde richting.
Bovendien wordt de datum waarop het eerste leven op de nog prille
aarde ontstond steeds verder naar het verleden geduwd. Er zijn sporen
van leven gevonden die tot 3,9 miljard jaar teruggaan, een tijdstip
waarop de aarde zelf nog maar een kleine 500 miljoen jaar bestond.
Dat betekent dan ook dat leven zeer snel tot stand is gekomen, aangezien
algemeen wordt aangenomen dat de aarde in die beginperiode geen al
te gastvrij milieu vormde. Als leven op aarde ontstond uit elementen
die al kant-en-klaar in de ruimte aanwezig waren, is dat een mogelijke
verklaring voor de snelheid waarmee leven zich op aarde kon ontwikkelen.
Water
toevoegen, even roeren en klaar...
Wetenschappers van NASA’s oorsprongprogramma, dat op zoek gaat naar
wetenschappelijke antwoorden op de diepmenselijke vragen als ‘Waar
komen we vandaan?’ en ‘Zijn we alleen?’, hebben nu nieuw experimenteel
bewijs verzameld dat deze hypothese zou kunnen kloppen. Ze werden
daarbij een handje geholpen door vorsers van de Universiteit van California
Santa Cruz.
Voor de experimenten werd interstellair ijs gemaakt, dat bestaat uit
eenvoudige, veel voorkomende chemische stoffen als ammoniak, koolmonoxide,
kooldioxide en methanol. Dat werd door de onderzoekers in een omgeving
gebracht die de omstandigheden van de interstellaire ruimte zo goed
mogelijk nabootste. Er werd een extreem vacuüm gecreëerd en de temperatuur
werd teruggebracht tot -263°C, slechts enkele graden boven het absolute
nulpunt.
Daarna werd het artificiële ijs blootgesteld aan hoge doses ultraviolette
straling, dat in de ruimte aanwezig is als de straling afkomstig van
de sterren. Van deze straling wist men reeds dat het de vorming van
complexere chemische elementen bevorderde en men vermoedde ook dat
enkele van deze elementen biologisch relevant konden zijn, maar de
resultaten van het laboratoriumonderzoek gingen alle verwachtingen
te boven. Elk ijsmengsel leverde honderden nieuwe moleculen op.
Daarnaast bleek dat veel van deze moleculen grote gelijkenissen vertonen
met de honderd ton buitenaards materiaal die elk jaar op aarde terechtkomt
in de vorm van meteorieten of interstellaire stofdeeltjes. In de beginperiode
van de aarde kwam dit materiaal, dat grotendeels uit organische stoffen
bestaat, in veel grotere hoeveelheden op aarde terecht.
De onderzoekers gingen ook na wat er gebeurt als de moleculen in vloeibaar
water terechtkomen en deden daarbij de meest ophefmakende ontdekking
van dit onderzoek. Het organisch materiaal dat na bestraling was ontstaan
organiseerde zichzelf in kleine ‘blaasjes’ met een ingewikkelde structuur.
Cellen dus, met, zo bleek, een semi-doordringbare wand. Daarmee was
een vraag beantwoordt die al lange tijd gesteld werd door biologen:
waar komen membranen vandaan? Elke vorm van aards leven bestaat immers
uit cellen, die allen semi-permeabele membranen hebben, zodat stoffen
uit de omgeving kunnen worden opgenomen en weer afgestoten.
Dit onderzoek biedt dus opnieuw steun aan de theorie dat essentiële
elementen voor het leven uit de ruimte afkomstig zijn. Dat betekent
niet alleen dat de eerste bouwstenen ouder zijn dan de aarde en zelfs
dan de zon, maar heeft ook verstrekkende gevolgen voor de vraag of
we alleen zijn in het universum. Het interstellaire ijs dat door de
onderzoekers werd nagebootst is immers ruim voorradig in de kosmos
en nu steeds meer planeten buiten ons zonnestelsel worden ontdekt,
stijgt ook de kans dat de moleculen terechtkomen in een omgeving waarin
het zich tot leven kan ontwikkelen.
(DdV)
Related links:
Astrobiologie
De
oorsprong van leven
©
David de Vaal
