Hoe het eerste leven op aarde is ontstaan, daar zijn onderzoekers nog steeds niet helemaal uit. Maar ze hebben nu een stofje gevonden, dat er iets mee te maken heeft. Het kan bovendien helpen bij de zoektocht naar buitenaards leven.
Voor het begin van leven op aarde was waarschijnlijk een reeks chemische reacties nodig. Wetenschappers van de Amerikaanse Rutgers University hebben nu een belangrijk onderdeel daarvan, namelijk een deel van een eiwit, ontdekt. Dit stofje kan ook op andere planeten een belangrijk signaal zijn dat leven op het punt staat om te beginnen. Het biedt wetenschappers daarom een belangrijk aanknopingspunt in hun zoektocht naar buitenaards leven. “Zo weten ze waar ze naar moeten zoeken”, legt onderzoeker Vikas Nanda uit van Rutgers.
Nickelback
Het is waarschijnlijk een simpele peptide met twee nikkelatomen die een kickstart gaf aan het leven op aarde. Een peptide is een onderdeel van een eiwit dat bestaat uit een klein aantal aminozuren. Daarbij verbinden twee stikstofatomen de twee cruciale nikkelatomen met elkaar, vandaar de bijnaam van de peptide: Nickelback (niet te verwarren met de rockband).
“Wetenschappers denken dat er ergens tussen de 3,5 en 3,8 miljard jaar geleden een omslagpunt was, iets dat een kickstart gaf, waardoor de omslag plaatsvond van enkel losse moleculen naar levende biologische systemen”, legt Nanda uit. “Wij stellen nu dat die ommekeer werd veroorzaakt door enkele voorlopers van eiwitten die belangrijke stappen uitvoerden in een reeks oude metabolische reacties. En we denken dat we een van deze ‘pionierpeptiden’ hebben gevonden.”
Met metabolisme wordt hier het geheel van duizenden verschillende chemische reacties bedoeld waardoor continu onderdelen van cellen worden omgezet in nuttigere bestanddelen om zo de energie en voedingsstoffen te verkrijgen die nodig zijn om in leven te blijven.
De onderzoekers, die ook voor NASA werken, proberen nu te begrijpen hoe deze eiwitten zich konden ontwikkelen tot de voornaamste katalysator van leven op aarde. En zouden ze die rol ook kunnen spelen op andere planeten, is de vraag. NASA-wetenschappers zijn in hun speurtocht naar buitenaards leven altijd specifiek op zoek naar ‘biosignaturen’, oftewel voorbodes van leven. Het zijn fysische of chemische verschijnselen die alleen kunnen bestaan omdat er leven voorkomt. Peptiden zoals Nickelback kunnen de nieuwste biosignatuur worden die NASA gebruikt om planeten op te sporen waar het leven op het punt van beginnen staat.
Simpel én ingewikkeld genoeg
Een chemische stof die het laatste zetje geeft tot leven, moet volgens de wetenschappers simpel genoeg zijn om spontaan te kunnen ontstaan uit een oersoep. Maar ook voldoende chemisch actief om in staat te zijn om energie aan de omgeving te onttrekken en een biochemisch proces in gang te zetten.
Om een dergelijke stof op te sporen bestudeerden de onderzoekers eerst bestaande eiwitten waarvan bekend is dat ze betrokken zijn bij metabolische processen. Omdat deze eiwitten te complex zijn om al vanaf het allereerste begin te kunnen bestaan, hebben ze die ontleed tot hun basisstructuur. Na een aantal experimenten concludeerden de wetenschappers dat Nickelback de beste kandidaat was. De peptide bestaat uit dertien aminozuren en bindt twee nikkelionen.
Een overvloed aan nikkel
Nikkel is een metaal dat overvloedig aanwezig was in de eerste oceanen. Als de nikkelatomen gebonden zijn aan een peptide worden het krachtige katalysatoren, die extra protonen en elektronen aantrekken en waterstofgas produceren. Waterstof was ook volop aanwezig op de vroege Aarde en was een cruciale energiebron om het metabolisme in gang te zetten.
“Dit is belangrijk, omdat er weliswaar vele theorieën bestaan over de oorsprong van het leven, maar er zijn maar weinig van die ideeën echt in een laboratorium getest”, verklaart Nanda. “Onze studie toont aan dat er niet alleen simpele metabolische eiwitten bestaan, maar dat ze ook erg stabiel en actief zijn. Daardoor zijn ze een heel plausibel beginpunt van leven”, concludeert de onderzoeker.
