De onwaarschijnlijke oorsprong van het leven op aarde

By | January 29, 2024

We weten nog niet hoe, waar en waarom het leven op onze planeet is ontstaan. Een deel van de moeilijkheid is dat er geen strikte, universeel aanvaarde definitie van ‘leven’ bestaat.

Normaal gesproken is dit geen probleem, aangezien de overgrote meerderheid van het leven zeker leeft, en alleen biologen die geïnteresseerd zijn in de verste grenzen – virussen, prionen en dergelijke – zich zorgen hoeven te maken over nauwkeurige classificaties. Maar om de oorsprong van het leven te bestuderen, moeten we onvermijdelijk een proces onderzoeken dat levenloze materie fundamenteel verandert. Vermoedelijk verliep dit proces in fasen met incidenten, zodat de grens tussen ongecoördineerde chemische reacties en het begin van het leven vaag moet zijn.

Het is hier nuttig om op zijn minst een eenvoudige werkdefinitie van het leven te geven, niet om de biologieboeken te herschrijven, maar om op zijn minst de discussie over de oorsprong van het leven op de juiste manier te kaderen. En voor deze doeleinden zal een eenvoudige verklaring volstaan: het leven is datgene wat onderworpen is aan de darwinistische evolutie. Dat wil zeggen dat het leven natuurlijke selectie ondergaat, die onophoudelijke druk die eigenschappen en kenmerken selecteert die aan een nieuwe generatie worden doorgegeven door de simpele deugd van hun vermogen om te overleven. Als de eigenschap op de een of andere manier, zelfs indirect, bijdraagt ​​aan het vermogen van een organisme om te overleven en zich voort te planten, blijft deze bestaan. Al het andere wordt weggegooid (of, op zijn best, zonder pardon meegenomen op reis).

De aarde is de enige bekende plaats in het zonnestelsel, de melkweg en het hele universum waar de Darwinistische evolutie plaatsvindt.

Om te slagen in de evolutie en af ​​te stappen van puur chemische reacties, moet het leven drie dingen doen. Ten eerste moet het op de een of andere manier informatie opslaan, zoals codering voor verschillende processen, functies en kenmerken. Op deze manier kunnen succesvolle eigenschappen van de ene generatie op de volgende worden doorgegeven.

Ten tweede moet het leven zichzelf reproduceren. Het moet in staat zijn redelijk nauwkeurige kopieën te maken van zijn eigen moleculaire structuur, zodat de informatie die het bevat een kans heeft om een ​​nieuwe generatie te worden, veranderd en veranderd afhankelijk van zijn vermogen om te overleven.

Het leven moet immers reacties katalyseren. Het moet zijn eigen omgeving beïnvloeden, of het nu gaat om beweging, om energie te verwerven of op te slaan, om nieuwe structuren te bouwen, of om alle prachtige activiteiten die het leven dagelijks uitvoert.

Door interactie met zijn omgeving, het maken van kopieën van zichzelf en het opslaan van informatie (bijvoorbeeld hoe te communiceren met de omgeving en kopieën van zichzelf te maken), kan het leven evolueren en in complexiteit toenemen in de loop van de geologische tijd en kan de specialisatie toenemen, van eenvoudige moleculen tot bewuste geesten. in staat is om in zijn eigen verborgen oorsprong te kijken.

In de moderne tijd heeft het leven op aarde, na miljarden jaren van oefening, een duizelingwekkende reeks chemische en moleculaire machines ontwikkeld om zich voort te planten – een menagerie die zo complex en onderling verbonden is dat we het nog niet volledig begrijpen. Maar er is een basisbeeld ontstaan. Om het heel eenvoudig te zeggen (omdat ik het vreselijk zou vinden als je mij met een bioloog zou verwarren): het leven volbrengt deze taken met behulp van een drietal moleculaire hulpmiddelen.

Eén daarvan is DNA, dat informatie opslaat via zijn genetische code met behulp van combinaties van slechts vier moleculen: adenine, guanine, cytosine en thymine. Het vermogen van DNA om grote hoeveelheden informatie op te slaan is niets minder dan wonderbaarlijk. Ons eigen digitale systeem van enen en nullen (uitgevonden omdat het veel gemakkelijker is om te bepalen of een circuit aan of uit is dan een stap ertussen) is de beste vergelijking die we kunnen maken met de informatiedichtheid van DNA. Natuurlijke talen verdienen niet eens een plaats in de tabel.

De tweede component is RNA, dat opvallend veel lijkt op DNA, maar twee subtiele maar significante verschillen heeft: RNA ruilt thymine in voor uracil in zijn codebase en bevat de suikerribose, die één zuurstofatoom minder bevat dan de deoxyribose van DNA. RNA slaat ook informatie op, maar – wederom alleen in het algemeen gesproken – zijn belangrijkste taak is het lezen van de chemische instructies die in het DNA zijn opgeslagen en deze te gebruiken om het laatste lid van de triade, de eiwitten, te produceren.

‘Eiwitten’ is een algemene term voor de bijna talloze soorten moleculaire machines dingen doen: Ze knippen moleculen, binden ze weer aan elkaar, maken nieuwe, houden structuren bij elkaar, worden zelf structuren, verplaatsen belangrijke moleculen van de ene plaats naar de andere, zetten energie van de ene vorm in de andere om, enzovoort.

Eiwitten hebben nog een extra functie: ze nemen de taak op zich om DNA te decoderen en er kopieën van te maken. De triade voltooit dus alle functies van het leven: DNA slaat informatie op, RNA gebruikt deze informatie om eiwitten te maken, en de eiwitten interageren met de omgeving en voeren zelfreplicatie van DNA uit. Deze cyclus stelt levende organismen in staat het geschenk van evolutie te ervaren.

En deze cyclus is, zoals ik al zei, wonderbaarlijk complex en duidelijk het resultaat van miljarden jaren van verfijning en verfijning. Het kon niet ontstaan ​​zijn vanwege de onderlinge verbondenheid van DNA, RNA en eiwitten vanaf het begin uit de oermodder, want als er maar één onderdeel ontbreekt, stort het hele systeem in – een tafel met drie poten waar er één ontbreekt, kan niet bestaan.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *