Abiogenese

De oorsprong van het leven op aarde is een wetenschappelijk probleem dat nog niet is opgelost. Er zijn veel ideeën, maar weinig duidelijke feiten.

De meeste deskundigen zijn het erover eens dat al het leven vandaag de dag is geëvolueerd door de gemeenschappelijke afstamming van één enkele primitieve levensvorm. Het is niet bekend hoe deze vroege levensvorm is geëvolueerd, maar wetenschappers denken dat het een natuurlijk proces was dat ongeveer 3.900 miljoen jaar geleden plaatsvond. Dit is in overeenstemming met de filosofie van het naturalisme: alleen natuurlijke oorzaken worden toegegeven.

Het is niet bekend of de stofwisseling voorop stond of de genetica. De belangrijkste hypothese die de genetica als eerste ondersteunt is de RNA-wereldhypothese, en de hypothese die de stofwisseling als eerste ondersteunt is de eiwitwereldhypothese.

Een ander groot probleem is hoe de cellen zich hebben ontwikkeld. Melvin Calvijn, winnaar van de Nobelprijs voor de Scheikunde, schreef een boek over dit onderwerp, en Alexander Oparin ook. Wat het meeste van het vroege werk over de oorsprong van het leven verbindt, is het idee dat er voor het begin van het leven een proces van chemische verandering moet zijn geweest. Een andere vraag die door J.D. Bernal en anderen is besproken is de oorsprong van het celmembraan. Door de chemische stoffen op één plaats te concentreren, vervult het celmembraan een vitale functie.

Stromatolieten uit Bolivia, uit het Proterozoïcum (2,3 miljard jaar geleden). Verticaal gepolijst gedeelte.
Stromatolieten uit Bolivia, uit het Proterozoïcum (2,3 miljard jaar geleden). Verticaal gepolijst gedeelte.

Stromatolieten die in het Yalgorup National Park in Australië groeien
Stromatolieten die in het Yalgorup National Park in Australië groeien

Stromatolieten uit Bolivia, uit het Proterozoïcum (2,3 miljard jaar geleden). Verticaal gepolijst gedeelte.
Stromatolieten uit Bolivia, uit het Proterozoïcum (2,3 miljard jaar geleden). Verticaal gepolijst gedeelte.

Stromatolieten die in het Yalgorup National Park in Australië groeien
Stromatolieten die in het Yalgorup National Park in Australië groeien

Geschiedenis van studies naar de oorsprong van het leven

Spontane generatie

Tot het begin van de 19e eeuw geloofden veel mensen in de regelmatige spontane generatie van leven uit niet-levende materie. Dit werd spontane generatie genoemd en werd door Louis Pasteur weerlegd. Hij liet zien dat zonder sporen geen bacteriën of virussen op steriel materiaal groeiden.

Darwin

In een brief aan Joseph Dalton Hooker op 11 februari 1871 stelde Charles Darwin een natuurlijk proces voor de oorsprong van het leven voor.

Hij suggereerde dat de oorspronkelijke vonk van het leven kan zijn begonnen in een "warme kleine vijver, met allerlei soorten ammoniak en fosforzouten, lichten, warmte, elektriciteit, enz. Een eiwitverbinding werd toen chemisch gevormd, klaar om nog complexere veranderingen te ondergaan". Hij legde verder uit dat "op dit moment dergelijke materie onmiddellijk zou worden verslonden of geabsorbeerd, wat niet het geval zou zijn geweest voordat er levende wezens werden gevormd".

Haldane en Oparin

Er werd geen echte vooruitgang geboekt tot 1924 toen Alexander Oparin redeneerde dat atmosferische zuurstof de synthese van de organische moleculen verhinderde. Organische moleculen zijn de noodzakelijke bouwstenen voor de evolutie van het leven. In zijn The Origin of Life betoogde Oparin dat een "oersoep" van organische moleculen in een zuurstofloze atmosfeer kon worden gecreëerd door de werking van het zonlicht. Deze zouden zich in steeds complexere vormen verenigen tot ze druppels vormen. Deze druppels zouden "groeien" door fusie met andere druppels, en zich "voortplanten" door splitsing in dochterdruppels, en zo een primitief metabolisme hebben waarin die factoren die "celintegriteit" bevorderen, die niet uitsterven. Veel moderne theorieën over de oorsprong van het leven nemen nog steeds Oparin's ideeën als uitgangspunt.

Rond dezelfde tijd suggereerde J.B.S. Haldane ook dat de pre-biotische oceanen van de aarde, die heel anders waren dan de huidige oceanen, een "hete verdunde soep" zouden hebben gevormd. In deze soep zouden zich organische verbindingen, de bouwstenen van het leven, kunnen hebben gevormd. Dit idee werd biopoëse genoemd, het proces van levende materie dat zich ontwikkelt vanuit zelf-replicerende maar niet-levende moleculen.

Alexander Oparin (rechts) in het laboratorium
Alexander Oparin (rechts) in het laboratorium

Geschiedenis van studies naar de oorsprong van het leven

Spontane generatie

Tot het begin van de 19e eeuw geloofden veel mensen in de regelmatige spontane generatie van leven uit niet-levende materie. Dit werd spontane generatie genoemd en werd door Louis Pasteur weerlegd. Hij liet zien dat zonder sporen geen bacteriën of virussen op steriel materiaal groeiden.

Darwin

In een brief aan Joseph Dalton Hooker op 11 februari 1871 stelde Charles Darwin een natuurlijk proces voor de oorsprong van het leven voor.

Hij suggereerde dat de oorspronkelijke vonk van het leven kan zijn begonnen in een "warme kleine vijver, met allerlei soorten ammoniak en fosforzouten, lichten, warmte, elektriciteit, enz. Een eiwitverbinding werd toen chemisch gevormd, klaar om nog complexere veranderingen te ondergaan". Hij legde verder uit dat "op dit moment dergelijke materie onmiddellijk zou worden verslonden of geabsorbeerd, wat niet het geval zou zijn geweest voordat er levende wezens werden gevormd".

Haldane en Oparin

Er werd geen echte vooruitgang geboekt tot 1924 toen Alexander Oparin redeneerde dat atmosferische zuurstof de synthese van de organische moleculen verhinderde. Organische moleculen zijn de noodzakelijke bouwstenen voor de evolutie van het leven. In zijn The Origin of Life betoogde Oparin dat een "oersoep" van organische moleculen in een zuurstofloze atmosfeer kon worden gecreëerd door de werking van het zonlicht. Deze zouden zich in steeds complexere vormen verenigen tot ze druppels vormen. Deze druppels zouden "groeien" door fusie met andere druppels, en zich "voortplanten" door splitsing in dochterdruppels, en zo een primitief metabolisme hebben waarin die factoren die "celintegriteit" bevorderen, die niet uitsterven. Veel moderne theorieën over de oorsprong van het leven nemen nog steeds Oparin's ideeën als uitgangspunt.

Rond dezelfde tijd suggereerde J.B.S. Haldane ook dat de prebiotische oceanen van de aarde, die heel anders waren dan de huidige oceanen, een "hete verdunde soep" zouden hebben gevormd. In deze soep zouden zich organische verbindingen, de bouwstenen van het leven, kunnen hebben gevormd. Dit idee werd biopoëse genoemd, het proces van levende materie dat zich ontwikkelt vanuit zelf-replicerende maar niet-levende moleculen.

Vroege omstandigheden op aarde

Er is bijna geen geologisch record van voor 3,8 miljard jaar geleden. De omgeving die in het Hadean-tijdperk bestond was vijandig tegenover het leven, maar hoeveel dat was is niet bekend. Er was een tijd, tussen 3,8 en 4,1 miljard jaar geleden, die bekend staat als de Late Zware Bombardementen. Het is zo genoemd omdat men denkt dat er toen veel maankraters zijn ontstaan. De situatie op andere planeten, zoals de Aarde, Venus, Mercurius en Mars moet vergelijkbaar zijn geweest. Deze inslagen zouden waarschijnlijk de Aarde steriliseren (al het leven doden), als het toen al bestond.

Verschillende mensen hebben gesuggereerd dat de chemicaliën in de cel aanwijzingen geven over hoe de vroege zeeën moeten zijn geweest. In 1926 merkte Macallum op dat de anorganische samenstelling van het celcytosol drastisch verschilt van die van het moderne zeewater: "de cel... heeft giften uit een verleden dat bijna net zo ver weg is als de oorsprong van het leven op aarde". Bijvoorbeeld: "Alle cellen bevatten veel meer kalium, fosfaat en overgangsmetalen dan de moderne... oceanen, meren of rivieren". "Onder de anoxische, door CO2 gedomineerde oeratmosfeer zou de chemie van de binnenbekkens bij geothermische velden [de chemie binnenin] de moderne cellen zijn".

Temperatuur

Als het leven zich in de diepe oceaan had ontwikkeld, in de buurt van een hydrothermische opening, had het al 4 tot 4,2 miljard jaar geleden kunnen ontstaan. Als het leven daarentegen aan het oppervlak van de planeet zou zijn ontstaan, zou dat volgens de gangbare opvatting slechts 3,5 tot 4 miljard jaar geleden kunnen zijn gebeurd.

Lazcano en Miller (1994) suggereren dat het tempo van de moleculaire evolutie werd gedicteerd door de snelheid van de recirculatie van het water door de onderzeese luchtopeningen in het midden van de oceaan. Volledige recirculatie duurt 10 miljoen jaar, dus alle organische verbindingen die tegen die tijd worden geproduceerd, zouden worden veranderd of vernietigd door temperaturen van meer dan 300 °C. Ze schatten dat de ontwikkeling van een 100 kilobase genoom van een DNA/proteïne-primitieve heterotrofe tot een 7000 gen filamenteuze cyanobacterium slechts 7 miljoen jaar nodig zou hebben gehad.

Geschiedenis van de Aardse atmosfeer

Oorspronkelijk had de aardse atmosfeer bijna geen vrije zuurstof. Het veranderde geleidelijk aan naar wat het nu is, over een zeer lange tijd (zie Grote Zuurstofkringloop). Het proces begon met cyanobacteriën. Zij waren de eerste organismen die door fotosynthese vrije zuurstof maakten. De meeste organismen hebben vandaag de dag zuurstof nodig voor hun metabolisme; slechts enkele kunnen andere bronnen gebruiken voor de ademhaling.

Er wordt dus verwacht dat de eerste proto-organismen chemoautotrofen waren en geen gebruik maakten van aërobe ademhaling. Ze waren anaëroob.

Vroege omstandigheden op aarde

Er is bijna geen geologisch record van voor 3,8 miljard jaar geleden. De omgeving die in het Hadean-tijdperk bestond was vijandig tegenover het leven, maar hoeveel dat was is niet bekend. Er was een tijd, tussen 3,8 en 4,1 miljard jaar geleden, die bekend staat als de Late Zware Bombardementen. Het is zo genoemd omdat men denkt dat er toen veel maankraters zijn ontstaan. De situatie op andere planeten, zoals de Aarde, Venus, Mercurius en Mars moet vergelijkbaar zijn geweest. Deze inslagen zouden waarschijnlijk de Aarde steriliseren (al het leven doden), als het toen al bestond.

Verschillende mensen hebben gesuggereerd dat de chemicaliën in de cel aanwijzingen geven over hoe de vroege zeeën moeten zijn geweest. In 1926 merkte Macallum op dat de anorganische samenstelling van het celcytosol drastisch verschilt van die van het moderne zeewater: "de cel... heeft giften uit een verleden dat bijna net zo ver weg is als de oorsprong van het leven op aarde". Bijvoorbeeld: "Alle cellen bevatten veel meer kalium, fosfaat en overgangsmetalen dan de moderne... oceanen, meren of rivieren". "Onder de anoxische, door CO2 gedomineerde oeratmosfeer zou de chemie van de binnenbekkens bij geothermische velden [de chemie binnenin] de moderne cellen zijn".

Temperatuur

Als het leven in de diepe oceaan, in de buurt van een hydrothermische opening, zou het al 4 tot 4,2 miljard jaar geleden kunnen zijn ontstaan. Als het leven daarentegen aan het oppervlak van de planeet zou zijn ontstaan, zou dat volgens de gangbare opvatting slechts 3,5 tot 4 miljard jaar geleden kunnen zijn gebeurd.

Lazcano en Miller (1994) suggereren dat het tempo van de moleculaire evolutie werd gedicteerd door de snelheid van de recirculatie van het water door de onderzeese luchtopeningen in het midden van de oceaan. Volledige recirculatie duurt 10 miljoen jaar, dus alle organische verbindingen die tegen die tijd worden geproduceerd, zouden worden veranderd of vernietigd door temperaturen van meer dan 300 °C. Ze schatten dat de ontwikkeling van een 100 kilobase genoom van een DNA/proteïne-primitieve heterotrofe tot een 7000 gen filamenteuze cyanobacterium slechts 7 miljoen jaar nodig zou hebben gehad.

Geschiedenis van de Aardse atmosfeer

Oorspronkelijk had de aardse atmosfeer bijna geen vrije zuurstof. Het veranderde geleidelijk aan naar wat het nu is, over een zeer lange tijd (zie Grote Zuurstofkringloop). Het proces begon met cyanobacteriën. Zij waren de eerste organismen die door fotosynthese vrije zuurstof maakten. De meeste organismen hebben vandaag de dag zuurstof nodig voor hun metabolisme; slechts enkele kunnen andere bronnen gebruiken voor de ademhaling.

Er wordt dus verwacht dat de eerste proto-organismen chemoautotrofen waren en geen gebruik maakten van aërobe ademhaling. Ze waren anaëroob.

Huidige modellen

Er is geen "standaardmodel" over hoe het leven is begonnen. De meeste geaccepteerde modellen zijn gebaseerd op moleculaire biologie en celbiologie:

  1. Omdat er de juiste condities zijn, worden er enkele kleine basismoleculen gecreëerd. Deze worden monomeren van het leven genoemd. Aminozuren zijn één type van deze moleculen. Dit werd bewezen door het Miller-Urey experiment van Stanley L. Miller en Harold C. Urey in 1953, en we weten nu dat deze basisbouwstenen overal in de ruimte aanwezig zijn. De vroege aarde zou ze allemaal hebben gehad.
  2. Fosfolipiden, die lipidenbilayers kunnen vormen, een hoofdbestanddeel van het celmembraan.
  3. Nucleotiden die kunnen samenkomen in willekeurige RNA-moleculen. Dit zou kunnen hebben geresulteerd in zelf-replicerende ribozymen (RNA-wereldhypothese).
  4. De concurrentie om substraten zou mini-eiwitten in enzymen selecteren. Het ribosoom is cruciaal voor de eiwitsynthese in de huidige cellen, maar we hebben geen idee hoe het zich heeft ontwikkeld.
  5. Vroeger zouden ribonucleïnezuren katalysatoren zijn geweest, maar later zijn nucleïnezuren gespecialiseerd in genomisch gebruik.

De oorsprong van de basis-biomoleculen is, hoewel niet geregeld, minder controversieel dan de betekenis en de volgorde van de stappen 2 en 3. De basischemicaliën waaruit het leven zou zijn ontstaan, zijn dat wel:

Moleculaire zuurstof (O2) en ozon (O3) waren zeldzaam of afwezig.

Drie etappes

  • Fase 1: De oorsprong van biologische monomeren
  • Fase 2: De oorsprong van biologische polymeren
  • Fase 3: De evolutie van moleculen naar cellen

Bernal suggereerde dat de evolutie misschien vroeg is begonnen, enige tijd tussen de eerste en tweede fase.

Huidige modellen

Er is geen "standaardmodel" over hoe het leven is begonnen. De meeste geaccepteerde modellen zijn gebaseerd op moleculaire biologie en celbiologie:

  1. Omdat er de juiste condities zijn, worden er enkele kleine basismoleculen gecreëerd. Deze worden monomeren van het leven genoemd. Aminozuren zijn één type van deze moleculen. Dit werd bewezen door het Miller-Urey experiment van Stanley L. Miller en Harold C. Urey in 1953, en we weten nu dat deze basisbouwstenen overal in de ruimte aanwezig zijn. De vroege aarde zou ze allemaal hebben gehad.
  2. Fosfolipiden, die lipidenbilayers kunnen vormen, een hoofdbestanddeel van het celmembraan.
  3. Nucleotiden die kunnen samenkomen in willekeurige RNA-moleculen. Dit zou kunnen hebben geresulteerd in zelf-replicerende ribozymen (RNA-wereldhypothese).
  4. De concurrentie om substraten zou mini-eiwitten in enzymen selecteren. Het ribosoom is cruciaal voor de eiwitsynthese in de huidige cellen, maar we hebben geen idee hoe het zich heeft ontwikkeld.
  5. Vroeger zouden ribonucleïnezuren katalysatoren zijn geweest, maar later zijn nucleïnezuren gespecialiseerd in genomisch gebruik.

De oorsprong van de basis-biomoleculen is, hoewel niet geregeld, minder controversieel dan de betekenis en de volgorde van de stappen 2 en 3. De basischemicaliën waaruit het leven zou zijn ontstaan, zijn dat wel:

Moleculaire zuurstof (O2) en ozon (O3) waren zeldzaam of afwezig.

Drie etappes

  • Fase 1: De oorsprong van biologische monomeren
  • Fase 2: De oorsprong van biologische polymeren
  • Fase 3: De evolutie van moleculen naar cellen

Bernal suggereerde dat de evolutie misschien vroeg is begonnen, enige tijd tussen Fase 1 en 2.

Oorsprong van organische moleculen

Er zijn drie bronnen van organische moleculen op de vroege aarde:

  1. organische synthese door energiebronnen (zoals ultraviolet licht of elektrische ontladingen).
  2. levering door buitenaardse objecten zoals koolstofhoudende meteorieten (chondrieten);
  3. organische synthese aangedreven door impactschokken.

Schattingen van deze bronnen suggereren dat het zware bombardement van voor 3,5 miljard jaar geleden hoeveelheden organische stoffen beschikbaar heeft gesteld die vergelijkbaar zijn met de hoeveelheden die door andere energiebronnen worden geproduceerd.

Miller's experiment en de oersoep...

In 1953 voerden een afgestudeerde student, Stanley Miller, en zijn professor, Harold Urey, een experiment uit dat liet zien hoe organische moleculen zich op de vroege aarde konden hebben gevormd uit anorganische precursoren.

Het nu beroemde Miller-Urey-experiment gebruikte een sterk gereduceerd mengsel van gassen - methaan, ammoniak en waterstof - om organische basismonomeren, zoals aminozuren, te vormen. We weten nu wel dat de atmosfeer van de aarde meer dan de eerste helft van de geschiedenis bijna geen zuurstof meer bevatte.

De experimenten van Fox

In de jaren 1950 en 1960 bestudeerde Sidney W. Fox de spontane vorming van peptidestructuren onder omstandigheden die vroeg in de geschiedenis van de aarde zouden kunnen bestaan. Hij toonde aan dat aminozuren op zichzelf kleine peptiden kunnen vormen. Deze aminozuren en kleine peptiden konden worden aangemoedigd om gesloten sferische membranen te vormen, microbolletjes genoemd.

Oorsprong van organische moleculen

Er zijn drie bronnen van organische moleculen op de vroege aarde:

  1. organische synthese door energiebronnen (zoals ultraviolet licht of elektrische ontladingen).
  2. levering door buitenaardse objecten zoals koolstofhoudende meteorieten (chondrieten);
  3. organische synthese aangedreven door impactschokken.

Schattingen van deze bronnen suggereren dat het zware bombardement van voor 3,5 miljard jaar geleden hoeveelheden organische stoffen beschikbaar heeft gesteld die vergelijkbaar zijn met de hoeveelheden die door andere energiebronnen worden geproduceerd.

Miller's experiment en de oersoep...

In 1953 voerden een afgestudeerde student, Stanley Miller, en zijn professor, Harold Urey, een experiment uit dat liet zien hoe organische moleculen zich op de vroege aarde konden hebben gevormd uit anorganische precursoren.

Het nu beroemde Miller-Urey-experiment gebruikte een sterk gereduceerd mengsel van gassen - methaan, ammoniak en waterstof - om organische basismonomeren, zoals aminozuren, te vormen. We weten nu wel dat de atmosfeer van de aarde meer dan de eerste helft van de geschiedenis bijna geen zuurstof meer bevatte.

De experimenten van Fox

In de jaren 1950 en 1960 bestudeerde Sidney W. Fox de spontane vorming van peptidestructuren onder omstandigheden die vroeg in de geschiedenis van de aarde zouden kunnen bestaan. Hij toonde aan dat aminozuren op zichzelf kleine peptiden kunnen vormen. Deze aminozuren en kleine peptiden konden worden aangemoedigd om gesloten sferische membranen te vormen, microbolletjes genoemd.

Bijzondere voorwaarden

Sommige wetenschappers hebben speciale voorwaarden voorgesteld die de celsynthese zouden kunnen vergemakkelijken.

Klei wereld

Een kleimodel voor de oorsprong van het leven werd voorgesteld door A. Graham Cairns-Smith. De kleitheorie suggereert dat complexe organische moleculen geleidelijk ontstonden op een reeds bestaand niet-organisch platform, namelijk silicaatkristallen in oplossing.

Diepgaand biosfeer model

In de jaren zeventig stelde Thomas Gold de theorie voor dat het leven zich niet aan het oppervlak van de aarde zou ontwikkelen, maar enkele kilometers onder het oppervlak. De ontdekking eind jaren negentig van nanobes (filamentaire structuren die kleiner zijn dan bacteriën, maar die mogelijk DNA bevatten in diepe gesteenten) zou de theorie van Goud kunnen ondersteunen.

Het staat nu redelijk vast dat het microbiële leven in overvloed aanwezig is op ondiepe plekken op aarde (tot vijf kilometer onder het oppervlak) in de vorm van extremofiele archaea, in plaats van de bekendere eubacteriën (die in meer toegankelijke omstandigheden leven).

Goud beweerde dat een druppeltje voedsel uit een diepe, onbereikbare, bron nodig is om te overleven, omdat het leven dat ontstaat in een plas organisch materiaal waarschijnlijk al het voedsel zal consumeren en zal uitsterven. De theorie van goud was dat de voedselstroom te wijten is aan het uitgassen van oer-methaan uit de aardmantel.

Zelforganisatie en replicatie

Zelforganisatie en zelfreplicatie zijn het kenmerk van levende systemen. Niet-levende moleculen vertonen soms die kenmerken onder de juiste omstandigheden. Martin en Russel toonden bijvoorbeeld aan dat celmembranen die inhoud scheiden van de omgeving en zelforganisatie van zelfstandige redoxreacties de meest geconserveerde eigenschappen van levende wezens zijn. Zij stellen dat dergelijke anorganische materie de meest waarschijnlijke laatste gemeenschappelijke voorouder van het leven zou zijn.

Bijzondere voorwaarden

Sommige wetenschappers hebben speciale voorwaarden voorgesteld die de celsynthese zouden kunnen vergemakkelijken.

Klei wereld

Een kleimodel voor de oorsprong van het leven werd voorgesteld door A. Graham Cairns-Smith. De kleitheorie suggereert dat complexe organische moleculen geleidelijk ontstonden op een reeds bestaand niet-organisch platform, namelijk silicaatkristallen in oplossing.

Diepgaand biosfeer model

In de jaren zeventig stelde Thomas Gold de theorie voor dat het leven zich niet aan het oppervlak van de aarde zou ontwikkelen, maar enkele kilometers onder het oppervlak. De ontdekking eind jaren negentig van nanobes (filamentaire structuren die kleiner zijn dan bacteriën, maar die mogelijk DNA bevatten in diepe gesteenten) zou de theorie van Goud kunnen ondersteunen.

Het staat nu redelijk vast dat het microbiële leven in overvloed aanwezig is op ondiepe plekken op aarde (tot vijf kilometer onder het oppervlak) in de vorm van extremofiele archaea, in plaats van de bekendere eubacteriën (die in meer toegankelijke omstandigheden leven).

Goud beweerde dat een druppeltje voedsel uit een diepe, onbereikbare, bron nodig is om te overleven, omdat het leven dat ontstaat in een plas organisch materiaal waarschijnlijk al het voedsel zal consumeren en uitsterven. De theorie van goud was dat de voedselstroom te wijten is aan het uitgassen van oer-methaan uit de aardmantel.

Zelforganisatie en replicatie

Zelforganisatie en zelfreplicatie zijn het kenmerk van levende systemen. Niet-levende moleculen vertonen soms die kenmerken onder de juiste omstandigheden. Martin en Russel toonden bijvoorbeeld aan dat celmembranen die inhoud scheiden van de omgeving en zelforganisatie van zelfstandige redoxreacties de meest geconserveerde eigenschappen van levende wezens zijn. Zij stellen dat dergelijke anorganische materie de meest waarschijnlijke laatste gemeenschappelijke voorouder van het leven zou zijn.

Theorieën

RNA-wereldhypothese

In deze hypothese zou RNA zowel werken als een enzym en als een container met genen. Later nam het DNA zijn genetische rol over.

De RNA-wereldhypothese stelt voor dat het leven op basis van ribonucleïnezuur (RNA) dateert van voor de huidige levenswereld op basis van desoxyribonucleïnezuur (DNA), RNA en eiwitten. RNA is in staat om zowel genetische informatie op te slaan, zoals DNA, als om chemische reacties te katalyseren, zoals een enzym. Het kan het pre-cellulaire leven hebben ondersteund en een grote stap zijn geweest in de richting van het cellulaire leven.

Er zijn enkele bewijzen die dit idee ondersteunen:

  1. Er zijn enkele RNA's die werken als enzymen.
  2. Sommige virussen gebruiken RNA voor erfelijkheid.
  3. Veel van de meest fundamentele delen van de cel (die welke het langzaamst evolueren) hebben RNA nodig.

Metabolisme en proteïnen

Dit idee suggereert dat eiwitten eerst als enzymen werkten en zo de stofwisseling produceerden. Daarna begonnen DNA en RNA te werken als reservoirs van genen.

Dit idee heeft ook enkele bewijzen die dit ondersteunen.

  1. Eiwit als enzym is essentieel voor het leven van vandaag.
  2. Sommige aminozuren worden gevormd uit meer basischemicaliën in het Miller-Urey experiment. Sommigen ontkennen dit idee omdat Eiwitten zichzelf niet kunnen kopiëren.

Lipiden

In dit schema komen membranen van lipidenbilayers al vroeg voor. Zodra organische chemicaliën zijn ingesloten, is een complexere biochemie mogelijk.

Theorieën

RNA-wereldhypothese

In deze hypothese zou RNA zowel werken als een enzym en als een container met genen. Later nam het DNA zijn genetische rol over.

De RNA-wereldhypothese stelt voor dat het leven op basis van ribonucleïnezuur (RNA) dateert van voor de huidige levenswereld op basis van desoxyribonucleïnezuur (DNA), RNA en eiwitten. RNA is in staat om zowel genetische informatie op te slaan, zoals DNA, als om chemische reacties te katalyseren, zoals een enzym. Het kan het pre-cellulaire leven hebben ondersteund en een grote stap zijn geweest in de richting van het cellulaire leven.

Er zijn enkele bewijzen die dit idee ondersteunen:

  1. Er zijn enkele RNA's die werken als enzymen.
  2. Sommige virussen gebruiken RNA voor erfelijkheid.
  3. Veel van de meest fundamentele delen van de cel (die welke het langzaamst evolueren) hebben RNA nodig.

Metabolisme en proteïnen

Dit idee suggereert dat eiwitten eerst als enzymen werkten en zo de stofwisseling produceerden. Daarna begonnen DNA en RNA te werken als reservoirs van genen.

Dit idee heeft ook enkele bewijzen die dit ondersteunen.

  1. Eiwit als enzym is essentieel voor het leven van vandaag.
  2. Sommige aminozuren worden gevormd uit meer basischemicaliën in het Miller-Urey experiment. Sommigen ontkennen dit idee omdat Eiwitten zichzelf niet kunnen kopiëren.

Lipiden

In dit schema komen membranen van lipidenbilayers al vroeg voor. Zodra organische chemicaliën zijn ingesloten, is een complexere biochemie mogelijk.

Panspermia

Dit is het idee van Arrhenius, en ontwikkeld door Fred Hoyle, dat het leven zich elders in het universum heeft ontwikkeld en op Aarde is aangekomen in de vorm van sporen. Dit is geen theorie over hoe het leven begon, maar een theorie over hoe het zich zou kunnen hebben verspreid. Het kan zich bijvoorbeeld hebben verspreid door meteorieten.

Sommigen stellen voor dat de vroege Mars een betere plek was om te beginnen met leven dan de vroege Aarde. De moleculen die samen genetisch materiaal vormen zijn complexer dan de "oersoep" van organische (op koolstof gebaseerde) chemicaliën die vier miljard jaar geleden op Aarde bestond. Als RNA het eerste genetische materiaal was, dan konden mineralen die boor en molybdeen bevatten helpen bij de vorming ervan. Deze mineralen kwamen veel vaker voor op Mars dan op Aarde.

Panspermia

Dit is het idee van Arrhenius, en ontwikkeld door Fred Hoyle, dat het leven zich elders in het universum heeft ontwikkeld en op Aarde is aangekomen in de vorm van sporen. Dit is geen theorie over hoe het leven begon, maar een theorie over hoe het zich zou kunnen hebben verspreid. Het kan zich bijvoorbeeld hebben verspreid door meteorieten.

Sommigen stellen voor dat de vroege Mars een betere plek was om te beginnen met leven dan de vroege Aarde. De moleculen die samen genetisch materiaal vormen zijn complexer dan de "oersoep" van organische (op koolstof gebaseerde) chemicaliën die vier miljard jaar geleden op Aarde bestond. Als RNA het eerste genetische materiaal was, dan konden mineralen die boor en molybdeen bevatten helpen bij de vorming ervan. Deze mineralen kwamen veel vaker voor op Mars dan op Aarde.

Gerelateerde pagina's

Gerelateerde pagina's


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3