CHIRALITEIT

°

Abiogenesis

Chemie

°

chiraliteit.docx (609.8 KB)

Hoe het leven richting koos

Voorkeur van de natuur nu nagebootst

Vanaf het eerste begin had het leven op aarde een voorkeur voor rechtsdraaiende suikers en linksdraaiende aminozuren. Hoe is dat zo gekomen? Nijmeegse onderzoekers vonden een methode die misschien wel lijkt op wat er ooit in de oersoep is gebeurd.

door

24 november 2014

Kernwoorden

, , , , , ,

Dnadna2

Een fascinerende vraag: hoe is de voorkeur voor moleculen voor rechts- of linksdraaiend ontstaan op de jonge aarde?

Van alle spiegelbeeldmoleculen maakt het leven steeds gebruik van maar één variant. Het DNA van alle levende wezen op aarde bestaat uit een rechtsdraaiende dubbele helix. Alle aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, zijn weer linksdraaiend. Dat de natuur dat zo doet, en hoe dat ooit begonnen is, blijft een mysterie. Want chemici die zulke moleculen maken vanuit simpele bouwstenen zonder ‘handigheid’, krijgen altijd een mengsel met zowel rechts- als linksdraaiende varianten.

Een Nijmeegs onderzoeksteam, onder leiding van professoren Elias Vlieg en Floris Rutjes, is het nu voor het eerst gelukt om in één reageerbuis van simpele bouwstenen op aminozuur lijkende moleculen te maken, die allemaal linksdraaiend zijn. Deze week staat hun onderzoek in het vakblad Nature Communications.

185833_962_1201251417683-handenkleiner

novactabio.com

Spiegelbeelden

Sommige moleculen komen voor in twee spiegelbeeldvormen. Dat kenmerk heet chiraliteit, afgeleid van het Griekse woord cheir wat hand betekent. De linker- en rechterhand zijn namelijk ook spiegelbeelden van elkaar. Ze hebben hetzelfde aantal vingers en kunnen allebei dingen vastgrijpen. Ook spiegelbeeldmoleculen hebben dezelfde opbouw en dezelfde eigenschappen, maar de biologische werking kan verschillen. Dat verschil in werking is te vergelijken met een linkerhand die wel de linkerhandschoen past, maar de rechterhandschoen niet.

Theorie

Al in 1953 stelde de Britse fysicus Frederick Charles Frank een theorie op die kan verklaren hoe één spiegelbeeldvorm ontstaat uit een oplossing van bouwstenen die geen handigheid, ofwel draaiing hebben. Hij beredeneerde: als een chiraal molecuul zijn eigen vorming katalyseert, dan moet het mogelijk zijn om meer moleculen van de ene spiegelbeeldvorm te produceren dan van de andere.

Jaren later, in 1995, probeerden wetenschappers de theorie te bewijzen met een experiment. Maar dit werkte alleen door aan het begin van de reactie al een heel klein beetje van de links- of rechtshandige moleculen toe te voegen.

Chemische_evolutie

Nijmeegse onderzoekers vonden een methode die misschien wel lijkt op wat er ooit in de oersoep is gebeurd. RUG

100% linkshandig

De Nijmeegse chemici kregen het nu echt voor elkaar. Ze namen een oplossing van een keton en een amine, twee bouwstenen zonder draaiing, om een aan een aminozuur verwant molecuul te maken dat steeds één spiegelbeeldvorm heeft. Ze staken het concept van Frank in een nieuw jasje door kristallen van het product te gebruiken als katalysator. “Door de bouwstenen onder hele hoge concentraties te laten reageren nemen gaan de ontstane chirale moleculen vanzelf kristalliseren”, vertelt promovendus René Steendam die de experimenten uitvoerde.

In het buisje ontstaan in eerste instantie zowel rechts- als linksdraaiende kristallen. Maar door het mengsel lang genoeg te roeren, blijft er uiteindelijk één spiegelbeeldvorm over. “Tijdens dit proces lossen kleine kristallen gedeeltelijk op of hechten aan grotere kristallen van dezelfde soort, waardoor er uiteindelijk maar één soort overblijft. “Dat roeren is alleen maar nodig om het proces te versnellen, maar als je tijd genoeg hebt, zoals tijdens het ontstaan van de aarde, dan gebeurt het ook zonder deze truc”, zegt Vlieg.

Komeet

De onderzoekers hebben hiermee een methode gevonden die misschien wel lijkt op wat er ooit in de oersoep is gebeurd. Vlieg: “In één eenvoudige reactie, in één potje van geen chiraliteit tot een eindsituatie te komen die 100% linkshandig of 100% rechtshandig is, heeft nog nooit niemand eerder gedaan.”

Lander

Gaat Philae linksdraaiende aminozuren vinden? Europese ruimtevaart organisatie (ESA)

“De eerste linkshandige aminozuren op aarde kunnen zo ontstaan zijn” zegt Steendam. Maar het kan ook zo zijn dat aminozuren via meteorieten op aarde zijn beland. Op dit moment onderzoekt de onbemande verkenner Philea of er op de meteoriet 67P linkshandige aminozuren aanwezig zijn. Dat zou een aanwijzing zijn dat de oorsprong van het leven niet op aarde ligt en dat wij in feite allemaal aliens zijn.

“Beide theorieën worden door wetenschappers als reëel beschouwd”, zegt Steendam. “Uiteindelijk gaat het om het feit dat simpele moleculen ooit zijn gereageerd tot chirale moleculen. Waar dat is gebeurd, op aarde of daarbuiten, maakt voor ons onderzoek niet uit.”

Bron:

  • R. Steendam e.a., ‘Emergence of single molecular chirality from achiral reactants’,Nature Communications, online publicatie op 21 november 2014.

ABIOGENESIS UPDATES

Trefwoorden                                  ,, ,                                                     ,,, , ,

°

LINKS archief 

°

life-03-00331ABIOGENESIS *

abiogenesis updates.docx (193.6 KB)
abiogenesis.docx (730.8 KB)

chiraliteit.docx (609.8 KB)


CHNOPS.docx (488.6 KB)  http://sandwalk.blogspot.be/2013/02/reviewing-arseniclife-paper.html  
B4.RANDVOORWAARDEN-BIOCHEMIE-VAN-LEVENDE-MATERIE-IN-HET-HEELAL[1]

foto’s.docx (331.3 KB)
geothermale of hydrothermale oorsprong van leven.docx (617.3 KB)   

°

” MOEDER   AARDE   ” 

“Ooit zijn heel eenvoudige stoffen gaan reageren tot ingewikkelde stoffen, en uiteindelijk hebben die zich ontwikkeld tot leven.
Dat hoeft niet noodzakelijk op aarde te zijn gebeurd.
Een meteoriet ( = de bevrtuchter ? )  biedt  zelfs  nieuw voer voor speculaties. “
°
De term ‘leven’ valt veel en kent vele omschrijvingen.

De( astrobiologische  )NASA-definitie= leven is een zichzelf onderhoudend chemisch systeem dat in staat is tot darwinistische evolutie.
Met darwinistische evolutie stelt NASA zich een systeem voor dat zich niet perfect reproduceert en waarbij imperfecties erfelijk doorgegeven kunnen worden en tot verbetering en aanpassing kunnen leiden.

—> Steeds wordt een kanjer van een fout gemaakt :
“levend is niet gelijk aan leven.”
DNA ( en/ of andere levensnoodzakelijke stoffen )strooien in water zal niet tot bevruchting van een planeet leiden.
– De  levende ( en lazarus -cysten  van  ) micro-organismen( of deze die ieder  levend wezen met zich meedraagt,) hebben wel een betere kans een planeet in te zaaien  .

°

Uit fossielen kan worden afgeleid dat het leven op aarde ongeveer 3,8 miljard jaar geleden begonnen is.

Maar we moeten niet alleen ( en nogal grof speculerend ) direct “de potenties van onze jonge planeet” inzien….

We moeten tevens rekening houden met latere contingente veranderingen van de atmosfeer en de koude toen de Vroeg- en Laat-Proterozoïsche ijstijden de aarde in een sneeuwbal veranderden en al het(reeds onstane ) primitieve leven voorgoed dreigde uit te sterven.

Echter  ……Dat met een soortement vrijblijvend engelengeduld de evolutie via  Intelligent design( en designers )  zou zijn beinvloed of gestuurd(met een bepaald doel in geachten ) , en op zulkdanige manier dat geologen en biologen er nooit iets van zouden merken…. is helemaal onwaarschijnlijk

HODGKINS “WET ” 

1968 : Hodgkins wet van parallelle planetaire ontwikkeling:
…op planeten met gelijkwaardige condities ontwikkelt al het leven zich op dezelfde manier….”

Velen nemen, deze verzonnen wet soms wel heel letterlijk, al komt deze   “gissing ” niet uit de lucht vallen. (“an educated guess” dus ) 

Maar

Tijdens de evolutie werd het wiel regelmatig opnieuw uitgevonden.
Dit noemt men convergente evolutie.
Het oog van een octopus lijkt bijvoorbeeld veel op dat van gewervelde dieren, maar beide ogen hebben zich onafhankelijk van elkaar ontwikkeld.

Convergente evolutie kan tot grote uiterlijke overeenkomst leiden.
De Afrikaanse euphorbia en Amerikaanse cactus zijn voor een leek niet te onderscheiden en
de tenrek uit Madagaskar lijkt verbluffend veel op een egel,
maar is een verre achterneef van de olifant.

Het klinkt bovendien vergezocht om convergente evolutie op het hele universum toe te passen… en VOORAL houdt het helemeaal geen rekening met “contingency “(iets waar S Jay Gould al op wees in zijn disputen met de engelse paleontoloog Conway Morris )

°

PANSPERMIA  -HYPOYHESES  

Beroemde 19de-eeuwse wetenschappers als Lord Kelvin, de Duitse fysioloog en natuurkundige Hermann von Helmholtz en de Zweedse chemicus Svante Arrhenius toonden zich aanhangers van de panspermie-hypothese.

Een variatie daarop, de gerichte panspermie, werd in 1973 door de Engelse biochemici Francis Crick en Leslie Orgel gelanceerd. [4]

Crick was een van de ontdekkers van de alfa-helix structuur van DNA (1953) en kon zich niet voorstellen dat een dergelijk ingewikkeld molecuul een natuurlijke oorsprong had.

Volgens gerichte panspermie is het leven op onze planeet niet alleen van buitenaardse oorsprong, maar ook doelbewust op onze planeet gebracht door een hogere beschaving.

>Panspermie geeft een verklaring voor een gemeenschappelijke bron van leven in het heelal, maar tot nu toe zijn er geen bewijzen voor gevonden.

—> En zelfs als men sporen van eencelligen in meteorieten zou vinden, is het hoogst twijfelachtig of evolutie op ver gelegen werelden in humanoïde wezens zal resulteren.–> wat dus ook gerichte pansmernie nog  meer op losse schroeven zet …Immers  we denken (voor het gemak )dat eventuele  buitenaardsen ( en goden ) antropomorfgisch zijn en daarom handelen volgens menselijke  geplogenheden en normen …..

Bovendien
Aanhangers van panspermie maken een vreemde gedachtesprong. :

—>Als de aarde geen leven kan voortbrengen, waarom zouden er dan wel fertiele levenskiemen in meteorieten of de ruimte kunnen ontstaan?
Waarom zouden andere planeten wel levensvormen kunnen voortbrengen?

—-> Uiteindelijk is het een verplaatsen van het probleem van het onstaan van het aardse leven naar een ( tot nu toe ) onbekende buitenaardse omgeving … een poging die bekend staat als een regressio ad absurdum ……en in feite nog steeds een geloof omdat er nog niet genoeg bewijsmateriaal is ( tot nu toe )
ABIOGENESIS

Louis Pasteurs kleinschalige experimenten vormden natuurlijk geen natuurwet. ( een zogenaamd “absolute” : biogenetischez grondwet , die altijd zou opgaan )

Veel astronomen en biologen gaan er vanuit dat het heelal vol met leven zit.
Hun uitgangspunt is gebaseerd op drie veronderstellingen.

1—> Er zijn honderden miljarden sterrenstelsels en elk sterrenstelsel bestaat uit honderden miljarden sterren.
Van veel sterren is inmiddels aangetoond dat er planeten omheen cirkelen, dus het aantal planeten moet in de triljarden lopen.

2—> Op veel van die planeten zal water zijn en voor veel van deze wetenschappers staat leven gelijk aan de aanwezigheid van water plus (organische) polymeren, zoals nucleosiden en eiwitten.

3—>De derde aanname is minder wetenschappelijk. Velen kunnen niet accepteren dat onze planeet als enige object in het universum leven zou herbergen.

°

De speurtocht naar het ontstaan van leven heeft wel wat weg van een detectiveverhaal: overal zijn aanwijzingen en wetenschappers zoeken naar bewijzen om een reconstructie te maken. Het ontstaan van leven op aarde heeft waarschijnlijk in vier stadia plaatsgevonden. Het eerste stadium, de prebiotische fase, wordt ook wel eens de oersoep genoemd
De promovendus Stanley Miller stelde zich een jonge aarde voor met zeeën, en een atmosfeer van methaan, ammoniak en waterstof, waarin bliksem en donder de boventoon voerden. Miller besloot die omstandigheden na te bootsen. Hij stopte de chemische ingrediënten in een kolf, liet het ‘bliksemen’ met elektrische ontladingen en toverde zo organische bouwstenen in een olieachtig laagje uit zijn glazen bol.

Uit recenter onderzoek blijkt dat de aardse atmosfeer lang niet zo giftig was, maar het valt niet uit te sluiten dat er microklimaten waren, bijvoorbeeld in de buurt van vulkanen, die aan Millers oersoepexperimenten voldeden.

Daarnaast zijn er twee andere bronnen.

—>Meteorieten kunnen complexe biologische moleculen herbergen en

—>organische bouwstenen ontstaan diep in de oceanen op de scheidingslijn van koud zeewater en door lava verontreinigd, heet water.( Black smokers  bijvoorbeeld ) 

Het mooie van de theorieën is dat ze volledig complementair zijn, zodat de kans dat er complexe moleculen ontstonden zeer groot geacht wordt. [1,2,3,6,9]

°
Hoe complexe moleculen uiteindelijk zelfreproducerend pre-RNA vormden, is onduidelijk.
Het vormen van een polymeer kost energie en een reproducerend polymeer moet minstens 20 monomeren bevatten. Aangezien het gelukt is om polymerisatie en replicatie in laboratoria onder nagebootste condities plaats te laten vinden, moeten we er vanuit gaan dat deze gebeurtenis ergens in de miljoenen jaren die stadium twee tot zijn beschikking had, plaatsgevonden heeft.

De meeste biologen zijn het erover eens dat leven met RNA begon en dat dit RNA een voorloper had.

 Er wordt zelfs gedacht aan groepen chemicaliën die als katalysator voor elkaar fungeerden.

Wel wordt steeds meer duidelijk hoe divers de rol van RNA is.

RNA kan functioneren als receptor en katalysator, functies die een tiental jaren terug nog exclusief aan eiwitten werden toebedeeld.

Ook aan het vierde stadium, het proces dat er uiteindelijk toe leidde dat DNA de rol van RNA overnam, wordt volop onderzoek gedaan.

De voordelen van DNA spreken voor zich: DNA is veel stabieler dan RNA en de dubbelstrengsstructuur biedt mogelijkheden om beschadigingen perfect te herstellen.

Ten slotte wordt onderzoek gedaan naar de wijze waarop  celmembranen en genetisch materiaal gingen samenwerken en hoe celorganellen zijn ontstaan.

Voor alle stappen die uiteindelijk in leven resulteerden, geldt dat deelprocessen in laboratoria onder de juiste condities zijn na te spelen.

Samengevat 
Niemand weet ( tot nu toe )  of het heelal inderdaad wemelt van micro-organismen, laat staan  intelligente wezens of hogere beschavingen, —–> maar zeker is dat er is geen steekhoudende argumenten zijn om de oorsprong van het aardse leven( het enige waar we tot nu toe iets vanaf weten ) perse buiten onze planeet te zoeken. ….

Een bekend argument is dat wij simpele aardbewoners niet in staat zijn om de hoogontwikkelde technologie van buitenaardse reizigers( of van een goddelijke “Alleskunner”  te begrijpen. )

Zulke wezens mogen in staat worden geacht ons organisme tot op de laatste molecuul te analyseren. Men mag ook aannemen dat ze in staat zijn om veranderingen aan te brengen met onze eigen genetische codetaal.

Uiteraard is het moeilijk zulke argumenten te weerleggen, want ruimtewezens( en goden )  kunnen dit te allen tijde in alle organismen gedaan hebben.( zelfs op quantum niveau  beweren sommige  theistische  evolutionisten ) 

De  “natuur-wetenschappelijke”  bewijzen die  creationisten ,   ufologen en andere    theistische  evolutionisten   voor hun  hypotheses aandragen, kunnen echter   meestal  wel onderzocht worden.

Twee argumenten die veel gebruikt worden zijn ‘we snappen de DNA-sequentie niet’ en ‘menselijk DNA lijkt zich niet ontwikkeld te hebben zoals de regels van Darwin voorspellen’.                                                                                                                      Men verwijst dan naar de resultaten van het Human Genome Project dat in oktober 1990 werd gestart met als doel het menselijk genoom te ontrafelen. [7]

Het project publiceerde in 2004 een drietal opmerkelijke resultaten.

—>Mensen hebben ongeveer 23.000 genen, net zoveel als muizen en ringwormen.  Ze hebben wel meer genen dan gistcellen, maar veel minder dan een watervlo.

—->  Het menselijk genoom bezit meer dubbele DNA-segmenten dan dat van andere zoogdieren.

—–>Slechts 7% van het DNA codeert voor eiwitten, de rest zou rommel zijn: junk DNA.

Met name deze laatste twee resultaten geven reden tot speculatie.

°   Het menselijk genoom bevat meerdere stukken DNA met nagenoeg identieke code.(verdubbelingen )  De code kan meerdere malen op een chromosoom voorkomen, maar ook op meerdere chromosomen. Zulke herhalende DNA-segmenten maken het genoom instabieler. Ze veroorzaken veel voorkomende erfelijke aandoeningen, zoals reumatische artritis, psoriasis en bepaalde gedragsstoornissen, maar ook veel ernstigere ziekten. Het individu is echter levensvatbaar en kan zich gewoon voortplanten.

°   Bij de meeste genetische afwijkingen zal het organisme aan functionaliteit moeten inleveren, maar het zijn tevens precies de condities die versnelde evolutie mogelijk maken.

—> Ook het genoom van andere primaten bevat veel herhalende segmenten. Dat nu juist apen veel meer van deze DNA-segmenten hebben dan bijvoorbeeld honden en katten, verklaart de relatief snelle evolutie van de aap en de mens.

Maar het zou natuurlijk ook op buitenaardse ( en bovenantuurlijke )  interventies in de mensaapevolutie kunnen wijzen.

Door ons DNA te vergelijken met dat van andere primaten kan men verschillende periodes in onze evolutie aanwijzen waarin dit soort genetische veranderingen hebben plaatsgevonden: 80, 40, 12, 7 en 3 miljoen jaar geleden. [7]

Overigens is een hoge frequentie van dubbele DNA-segmenten(of verdubbelingen ) absoluut niet uniek voor primaten; het komt voor in alle levende organismen, ook in andere zoogdieren en zelfs in sommige virussen. [5]—>  tot en met verdubbellingen van het gerhele genoom …..

°

BUITENAARDSE  INTELLIGENTE DESIGNERS   BOVENNATUURLIJK , en/of ALIENS   ?

°

SAM CHANG  JUNK     

In een lang artikel op de ufosite The Canadian door editor John Stokes stelt “professor Sam Chang “van het Human Genome Project dat  als  het junk-DNA gecodeerd zou zijn door ‘buitenaardse programmeurs’. [10]

” Goede programmeurs waren het kennelijk niet, want “volgens Chang “is junk-DNA het gevolg van trial-and-error. Als een functie niet beviel, werd deze ‘uitgecommentarieerd’ en aangevuld met nieuwe code. ”

Er wordt vaak naar het stuk van Stokes verwezen, maar – “Professor Chang” bestaat niet echt —- einde  verhaal …… 

 _________(knip  )…..uit het oorspronkelijke artikel   weggelaten stuk  —> (onderaan dit overgenomen artikel   =  OPMERKIN  1   /  °°°  )…….knip) ________

°

KRUISBESTUIVINGEN  a la  Von Däniken ?  

Nieuwe knappe DNA-technieken maken ook korte metten met von Dänikens aannames over kruisbestuivende ruimtegoden.

Als ruimtewezens de Homo sapiens 40.000 jaar geleden tot het uitverkoren ras hadden gekozen, dan moeten er toch grote  en  essentiële genetische verschillen zijn met holbewoners als de Neanderthalermens en de Homo denisova.

Niets is minder waar.

—> Neanderthaler-DNA is vrijwel gelijk aan dat van moderne mensen.

Ongeveer 4% van typische Neanderthaler-genen blijkt wel bij westerlingen en Aziaten aanwezig te zijn, maar niet bij Afrikaanse mensen.

—-> Specifieke DNA-kenmerken van de Homo denisova komen uitsluitend voor bij Papoea’s en Australische Aboriginals.

Tja, wanneer en waar de buitenaardse genetici dan moeten hebben ingegrepen (met hun  gerichte genetische manipulaties ) , is een ondoorgrondelijke puzzel.

3.-

 

” GESCHAPEN ”  

Wereldwijd zijn er iedere dag vele ufo-waarnemingen en met regelmaat verschijnen meldingen van mensen die buitenaardse wezens hebben waargenomen of er zelfs door zijn ontvoerd.( net zoals  er overgeleverde  “getuigenissen” bestaan van  bevoorrechte  “historische ” mensen  van hun ontmoetingen  met  het bovenantuurlijke  ern de goden ) 

Aangezien er volgens officiële organisaties nooit een dode of levende alien is gevonden, moeten we op onbevestigde observaties vertrouwen om ons een beeld van de wezens te vormen.

Het is moeilijk om je een buitenaardse beschaving voor te stellen die bereid is gigantische investeringen te doen om de aarde te bezoeken, zonder officieel contact te willen leggen en zonder winstoogmerk.

Nog vreemder is het dat deze wezens, al hun superieure kennis ten spijt, vaak in betrekkelijk simpele ruimtevoertuigen reizen, regelmatig betrapt worden en dan ook nog eens sterk op ons lijken.

Zonder bewijsmateriaal voorhanden, maar open voor iedere claim, kunnen we alleen maar meedenken over het bestaan van buitenaardse bezoekers ( of goddelijke ope,nbaringen ) en daar waar mogelijk is de waarnemingen met logica en wetenschappelijke kennis ondersteunen.

Helaas!
Tenzij het leven op aarde het resultaat is van intelligent design, is de kans dat zoveel waar te nemen ruimtewezens op mensen moeten lijken, nihil.

—> Maar ook intelligent design biedt geen goede verklaring voor de toevalligheden ( en contingente voorvallen ) die het leven op aarde gemaakt hebben zoals wij het nu kennen.

°

SAMENGEVAT  

Als we terugkijken naar hoe het leven zich heeft ontwikkeld, dan had het proces volgens alle bekende chemische regels en biologische wetten ook heel anders kunnen verlopen.

Een ander oersoeprecept had wellicht een prima functionerend zelfreplicerend molecuul opgeleverd, met een andere structuur en samenstelling, maar met dezelfde genetische functies als DNA.

Als de Proterozoïsche ijstijden hadden aangehouden, had leven zich alleen nog diep in de oceanen kunnen afspelen.

—> Massa-uitstervingen (door klimaatveranderingen en veranderingen van de fysico-chemische smernstelling van leefomgevingen , ook door kosmische ongevallen )hebben de evolutie van de dans ontspringende overlevende organismen telkens weer op andere evolutionaire padern gestuurd

°
Het ligt dus alleen al daarom  toch voor  de hand dat noch de mens noch enig ander organisme noodzakelijk( of als doelgericht produkt ) is gecreëerd of in de evolutionaire geschiedenis is beïnvloed door het toedoen van een hoogontwikkelde buitenaardse beschaving of enige andere (veronderstelde ) intelligente Designer .

Misschien is het omgekeerde wel het geval. Misschien heeft de fantasie van een enkeling, versterkt door het geloof van vele aanhangers in het bovennatuurlijke, humanoïde ruimtewezens( en Goden of één god ) geschapen.

Bronnen

1. Bada, J.L. (2004). How life began on Earth a status report. Earth and Planetary Science Letters, 226, 1-15.
2. Basalla, G. (2006). Civilized life in the universe. Oxford: Oxford University Press.
3. Benner, S.A. et al. (2004). Is there a common chemical model for life in the universe? Current Opinion in Chemical Biology, 8, 672-689.
4. Crick, F.H.C. en L.E. Orgel (1973). Directed panspermia. Icarus, 19, 341-346.
5. Gentles, A.J. et al. (2007) Evolutionary dynamics of transposable elements in the short-tailed opossum Monodelphis domestica. Genome Research, 17, 992-1004.
6. Schwartz, A.W. (1995). The RNA world and its origins. Planetary and Space Science, 43, 161-165.
7. Stankiewicz, P. et al. (2004). Serial segmental duplications during primate evolution result in complex human genome architecture. Genome Research, 14, 2209-2220.
8. Story, R. (1980). The Space Gods revealed. London: Barnes and Noble books, second edition.
9. Yarus, M. (2011). Getting past the RNA world: the initial Darwinian ancestor. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3, 1-8.
10. http://www.agoracosmopolitan.com/home/Frontpage/2007/01/08/01288.htm

°

OPGELET

°Dit ( inleidend ) artikel is  een bewerking  van een  oorspronkelijke   artikel  uit Skepter  van skepsis  (1): Het is   bewerkt en voorzien van toevoegingen   //  

1.- vooral  de  beweringen over  junk DNA zijn nogal  ongenuanceerd en  onvolledig ( en heb ik weg gelaten )  

(°°° )

“Onderzochte pseudogenen regelen het aflezen van coderend DNA, genereren genetische diversiteit, en zorgen voor stabiliteit van het genoom en evolutionair behoud van de DNA-sequenties. ”

 —-> Maar  pseudogenen zijn restanten  van  verworven DNA uit andere  vreemde  organismen ( meestal invasieve virussen die ergens in de stamlijnen  van het pseudo- genen bezittende  organisme  een infektie verzoorzaakten maar die functioneel   konden worden ingezet ( en/of dienden als vectoren van natuurlijke Gen-manipulatie(s ) en /of  laterale  gen transferten  met een gunstig resultaat  )   ….(Het meeste) andere JUNK DNA bestaat uit verongelukte  (= niet meer werkzame )  rommel-sequenties  afkomstig van de voorouderlijke  genetische opmaak van het organisme zelf (= genetische fossielen ) die in het huidige  afstammelingen van het gegeven   organisme geen functie meer vervullen  ) 

//

2.- “Repeterende DNA sequenties”  worden op een grote  hoop gegooid met grotere  genetische   “verdubbelingen” —> zoals  chromosoom-  en zelfs genoom  verdubbelingen  

3.- Er wordt veel te weinig op gewezen  dat  zowel  goden , god  of ufo-aliens  allemaal eenzelfde pot nat zijn : en dat het veroordelen  van Intelligent Design als pseudo-wetenschap  …..voor al die  aangehaalde  “intelligente  Designer”s  de doodsklok luid  

(1)  Het oorspronkelijke (bron) artikel is van Dirk Koppenaal /redacteur van Skepter.    en hier onveranderd te vinden ( met uitzondering van een weggelaten illustratie ) —> http://www.skepsis.nl/alien-dna.html

___________________________________________________________________________________________________

°

METEORIETEN EN  LEVEN

Botsende komeet produceert essentiële bouwblokken van

leven

 16 september 2013

komeet

Wanneer een ijzige komeet op een planeet botst, kunnen aminozuren – essentiële bouwblokken van leven – ontstaan. Dat hebben wetenschappers ontdekt. Het verklaart mogelijk hoe het leven op aarde kort nadat onze planeet met kometen werd bekogeld, ontstond. Ook suggereert het dat die bouwblokken van leven overal kunnen ontstaan.

Wetenschappers van Imperial College London vuurden projectielen met grote snelheid af op een mix van ijs die dezelfde samenstelling had als een komeet. Daarop ontstonden diverse aminozuren. “Dit proces demonstreert een heel simpel mechanisme waarbij we van een mix van simpele moleculen – zoals water en koolstofdioxide-ijs – naar een complexer molecuul gaan, zoals een aminozuur,” vertelt onderzoeker Mark Price. Niet alleen een ijzige komeet die op het oppervlak van een planeet botst, kan die aminozuren produceren. Ook een meteoriet die op een met ijs bedekte planeet of maan stuit, kan dat effect hebben.

Leven
“Ons onderzoek laat zien dat de basale bouwblokken van leven overal in het zonnestelsel en daarbuiten kunnen ontstaan,” voegt onderzoeker Zita Martins toe. Maar, zo benadrukt ze, dat wil niet zegge dat die bouwblokken ook altijd uitgroeien tot leven. Daarvoor zijn omstandigheden nodig waaronder leven kan floreren.

 

Leven op aarde
Het onderzoek kan wel mede verklaren hoe het leven op aarde ontstond. Dat gebeurde na een periode waarin onze planeet door kometen en meteorieten gebombardeerd werd.

°

Bovendien kan het onderzoek ons helpen in de zoektocht naar leven op andere hemellichamen. Wanneer we buitenaards leven willen vinden, zouden we wellicht eens moeten kijken op hemellichamen die ijs bevatten. Denk aan Enceladus en Europa.

Als projectielen – bijvoorbeeld meteorieten – op deze manen neerstorten, kunnen ook aminozuren ontstaan. Het is dan wellicht ook zeker de moeite waard om op deze manen op zoek te gaan naar sporen van leven.

Bronmateriaal:
Scientists discover cosmic factory for making building blocks of life” – Imperial College London (via Eurekalert.org).
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Hans Bernhard (via Wikimedia Commons).

Meteorites May Have Fostered Life on Earth

Komeet kan complexe bouwblokken voor leven op aarde

hebben afgezet

Geschreven op 06 maart 2013  3

komeet

Wetenschappers bewijzen dat het goed mogelijk is dat kometen een zeer belangrijke rol hebben gespeeld in de totstandkoming van leven op aarde. Ze tonen aan dat het mogelijk is dat complexe moleculen diep in de ruimte zijn ontstaan en door kometen op aarde zijn gebracht.

Onderzoekers van de universiteit van Berkeley bootsten de omstandigheden diep in het heelal, waar kometen ontstaan, na. Ze deden dat in een kamer waar het zeer koud was (tien graden boven het absolute nulpunt). In de kamer bevond zich een ijsbal met daarin koolstofdioxide, ammoniak en verschillende koolwaterstoffen (zoals methaan en ethaan). De ijsbal werd blootgesteld aan een gesimuleerde kosmische straling. Vervolgens gebeurde er iets opvallends. De chemische stofjes in de ijsbal begonnen te reageren en complexe, organische stoffen te vormen, waaronder dipeptiden.

Een dipeptide bestaat uit twee aminozuren en is een bouwblok voor leven: alle organismen beschikken erover.

Buitenaards leven
Het feit dat deze stofjes diep in het heelal kunnen ontstaan, wijst erop dat het best mogelijk is dat kometen – of misschien meteorieten – deze vervolgens op aarde hebben gebracht. Dat schrijven de onderzoekers in het blad The Astrophysical Journal.

“Het is fascinerend om te bedenken dat de meest basale biochemische bouwblokken die leidden tot leven op aarde wellicht een buitenaardse oorsprong hadden,” stelt onderzoeker Richard Mathies.

 

Complexiteit in de ruimte
Het idee dat kometen leven op aarde ‘zaaiden’ is niet nieuw.

En voorzichtig bewijs voor de theorie werd eerder al ontdekt. Zo toonden onderzoekers aan dat basale organische moleculen – zoals aminozuren – in meteorieten voorkomen.

Maar het is onderzoekers nog niet gelukt om complexere moleculaire structuren die een voorwaarde voor het ontstaan van leven vormden, in kometen of meteorieten terug te vinden. Onderzoekers gingen er dan ook vanuit dat kometen basale bouwblokjes voor leven op aarde hebben afgezet, maar dat de echt complexe bouwblokken pas hier op aarde – in de oceanen – ontstonden.

Dit onderzoek wijst erop dat we het heelal onderschat hebben. Ook diep in het heelal kunnen complexe moleculen ontstaan, kometen kunnen die vervolgens op aarde gebracht hebben, waar ze de totstandkoming van leven een vliegende start gaven.

Bronmateriaal:
Evidence that comets could have seeded life on Earth” – Berkeley.edu
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door NASA / JPL-Caltech / UCLA.

°

Water op aarde is waarschijnlijk afkomstig van asteroïden

—->  Het kan natuurlijk ook zijn dat diezelfde bouwstenen zowel op kometen als op Aarde , als in de  ruimte  , of  op een andere planeet  ontstonden, wat hun  oorsprong  ( en die van het leven ?)  veelzijdig maakt, net als het water hier.

Waarschijnlijk  onstaan die  “stoffen” zowat overal  en op verschillende wijzen   en   waar gunstige omstandigheden  voor die  diverse  reacties  heersen 

Leven op aarde dankzij kometen?

Moleculaire bouwstenen in ruimte ontstaan
ARTIKEL | 7 MAART, 2013    EOS 

Kometen en meteorieten hebben wellicht een grotere rol gespeeld bij het ontstaan van het leven op aarde dan tot nu toe werd aangenomen.

In de vele meteorieten die op aarde zijn gevonden zijn allerlei organische moleculen aangetroffen.

Daarbij gaat het echter steeds om relatief kleine moleculen, zoals aminozuren. Bijgevolg zijn wetenschappers er eigenlijk altijd van uitgegaan dat de grotere bouwstenen van het leven pas later in de oceanen op aarde zijn gevormd.

Wetenschappers van de universiteiten van Californië (Berkeley) en Hawaï (Manoa) hebben nu echter experimenteel aangetoond dat ook de wat grotere moleculaire bouwstenen in de ruimte kunnen zijn ontstaan. In een vacuümkamer hebben zij bij een temperatuur van tien graden boven het absolute nulpunt een kosmische sneeuwbal nagebootst, bestaande uit kooldioxide, ammoniak en diverse koolwaterstoffen. Toen ze deze met energierijke elektronen bestookten, zoals die ook in de ruimte voorkomen, traden er reacties op waarbij onder meer dipeptiden werden gevormd – moleculen die uit twee aminozuren bestaan.

Deze ontdekking toont aan dat kometen en meteorieten deze voor het ontstaan van leven cruciale moleculen naar de aarde kunnen hebben gebracht. Dipeptiden staan aan de basis van nog langere moleculaire ketens zoals eiwitten. (ee)

VERWANTE ONDERWERPEN

Meteoor
meteoriet
Nieuws

Mars heeft  Koolstof en waterstof  verbindingen

aangemaakt

 25 mei 2012  1

Nieuw onderzoek bewijst dat  koolwaterstoffen  , aangetroffen in meteorieten van Mars echt op Mars  zijn  ontstaan. Maar het is geen restant van buitenaards leven.

In meteorieten afkomstig van Mars zijn in het verleden moleculen aangetroffen met daarin koolwaterstoften  . Dat zijn stofjes waar het hart van wetenschappers harder van gaat kloppen. Want dat zijn belangrijke bouwblokken voor leven op aarde. Als zij ook op Mars voorkomen, zou het zomaar kunnen dat ook daar leven mogelijk is.

Van Mars?
Grote vraag bleef echter altijd: zijn die moleculen wel van Mars afkomstig? Ze mogen dan in meteorieten van Mars zitten, maar dat bewijst nog niets. Zo zou het best kunnen dat de meteorieten tijdens of na de inslag ‘besmet’ zijn geraakt met moleculen die op aarde voorkomen. Andere wetenschappers waren er echter van overtuigd dat de moleculen van Mars afkomstig waren, maar ook binnen die groep waren de meningen verdeeld. Want hoe waren de koolstof bevattende macromoleculen daar dan ontstaan? Door chemische reacties? Of waren het soms restanten van Martiaans leven?

 

Geen restanten van leven
Nieuw onderzoek van het Carnegie Instituut komt met antwoorden. De macromoleculen zijn inderdaad op Mars ontstaan, maar het zijn GEEN   restanten van leven, zo concluderen de onderzoekers in het blad   Science.

Onderzoek
De wetenschappers bestudeerden elf meteorieten die afkomstig waren van Mars. In tien van deze meteorieten vonden ze koolstof. De macromoleculen bevonden zich in gekristalliseerde mineralen. Met behulp van verschillende onderzoekstechnieken stelden de onderzoekers eerst vast dat de moleculen op Mars zijn ontstaan. Vervolgens keken ze hoe de moleculen precies zijn ontstaan. Hun onderzoek wijst erop dat de moleculen het resultaat zijn van vulkanisme op Mars. Aangezien de oudste meteorieten 4,2 miljard jaar oud zijn, wijst het onderzoek er ook op dat Mars de moleculen al vrijwel vanaf het begin van diens totstandkoming aanmaakt.

“Deze resultaten wijzen erop dat de opslag van gereduceerd koolstof gedurende de geschiedenis van de planeet heeft plaatsgevonden en mogelijk vergelijkbaar is met de processen die op de oude aarde plaatsvonden,” stelt onderzoeker Andrew Steele in een persbericht.

“Begrijpen hoe deze niet-biologische, koolstof bevattende macromoleculen op Mars zijn ontstaan, is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van toekomstige missies die bedoeld zijn om direct bewijs voor leven op deze nabije planeet te ontdekken.”

Bronmateriaal:
Organic carbon from Mars, but not biological” – Carnegiescience.edu
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door USGS.

°—->  Koolwaterstoffen zullen beslist ook elders in het immens grote heelal voorkomen.  :  Dit bewijst totaal niet dat er ooit leven is geweest op Mars   of dat ” het leven”  van elders  naar onze planeet  is  gebracht of vervoerd   op de een of andere manier  .

…recent bewijs  gevonden dat leven op Mars vroeger tot de mogelijkheden behoorde

Marsmeteoriet bevat biologische bouwstenen

11 JUNI 2013 DOOR  1 REACTIE
clay veins

Electron microscope image showing the 700-million-year-old Martian clay veins containing boron (100 µm = one tenth of a millimeter). 

meteorite section
Thin section of the Martian meteorite MIL 090030 analyzed by the UHNAI researchers.

http://en.wikipedia.org/wiki/Boron

Astrobiologen hebben in een Marsmeteoriet hoge concentraties aangetroffen van het element boor ( borium   B  atoomnummer 5 ). In geoxideerde vorm (boraat) zou boor  een belangrijke rol gespeeld kunnen hebben bij de vorming van RNA, een belangrijke bouwsteen voor het leven.

De meteoriet is gevonden op Antarctica, gedurende een veldexpeditie in 2009. De chemische samenstelling van de meteoriet verraad dat het afkomstig moet zijn van Mars.

Met de ionen-microsonde van het W.M. Keck Kosmochemisch Laboratorium zijn klei-aders in de meteoriet geanalyseerd. Hieruit blijkt dat het boor  gehalte tien keer hoger is dan in enige andere meteoriet. Volgens de onderzoekers is aardse besmetting uitgesloten.

Boraten( = oxidanten van boor )  hebben vermoedelijk een belangrijke rol gespeeld in het ontstaan van het leven. Boraten stabiliseren namelijk ribose, een cruciaal bestanddeel van RNA. Biologen denken dat RNA de voorganger is geweest van het complexere DNA. Dat betekent dat RNA vroeger als opslag voor celinformatie heeft gediend.

Biologische cellen hebben geavanceerde manieren bedacht om RNA te synthetiseren. De eerste RNA-moleculen moesten het echter zonder deze hulp doen. Experimenten hebben uitgewezen dat bij de nonbiologische productie van RNA de aanwezigheid van boraten cruciaal zijn voor de vorming van ribose, een basisbestanddeel voor RNA.

De ontdekking van boor    in de Marsmeteoriet indiceert dat een belangrijk element in de productie van levende cellen aanwezig moet zijn geweest op de  Rode Planeet. Daarnaast kan het ons meer vertellen over prebiotische factoren op de jonge aarde.

Vanwege de plaattektoniek zijn op onze planeet geen klei-afzettingen ouder dan 700 miljoen jaar aanwezig. (1)

Aangezien de jonge aarde en de jonge Mars veel op elkaar geleken moeten hebben, zou ook onze eigen planeet rijk aan boron   kunnen (en misschien wel moeten) zijn geweest.

Bron: University of Hawaii

http://www.ifa.hawaii.edu/info/press-releases/MartianClay/

—>

(1.- )

Continentale korst gedraagt zich anders dan oceanische korst.

Een continent zal niet snel subduceren (het is lichter en dikker dan de oceanische korst), zodat we vandaag de dag op de continenten gesteenten kunnen aantreffen die vele miljarden jaren oud zijn.

Oceanische korst die ouder is dan 180 miljoen jaar (Ma) komt daarentegen nauwelijks voor. Oceanische korst heeft dankzij het subductieproces een beperkte levensduur.   Platentektoniek is een goede verklaring voor de ouderdom van de oceanische korst.

Need I say more ?

PS

Natuurlijk  …… Als je goed zoekt vind je de klei vanzelf wel, waar rots is en water komt klei …. en zeker wanneer die klei   op een continent  is gevormd   (of komt te liggen —> bijvoorbeeld   bij  sea-clay  gebeurd dat nogal eens    ) kan het behoorlijk lang  bewaard blijven en bijgevolg ook  erg  oude afzettingen gaan vormen (—>  zie bijvoorbeeld de mariene klei afzettingen van de jurassic coast )

-Veel minder  frekwent   zijn  diepzee-kleien ( maar dat zijn eerder het gevolg van   modderstromen )

 

Is het leven op Aarde mogelijk  afkomstig van Mars?

 Govert Schilling − 29/08/13,
© afp. Animatie via NASA van het oppervlak van Mars

Het lijkt erop dat het leven op Aarde afkomstig is van Mars, zegt biochemicus Steven Benner van het Westheimer Institute for Science and Technology in Florida. Volgens Benner waren de omstandigheden op Mars een paar miljard jaar geleden veel gunstiger voor het ontstaan van leven dan op de pasgeboren aarde.

Niemand weet hoe het leven is ontstaan. Wel is duidelijk dat er veel hobbels overwonnen moesten worden. Zo vertonen de simpelste bouwstenen van het leven (koolwaterstoffen) de neiging om onbruikbare teerachtige verbindingen te vormen. En hoewel water onmisbaar is voor leven zoals wij dat kennen, vormt het ook een obstakel voor de vorming ervan: RNA-moleculen – de eerste genetische structuren – vallen snel uiteen in water.

Op Mars waren al deze hobbels veel kleiner dan op aarde, aldus Benner. Terwijl de pasgeboren aarde zo goed als zeker een waterwereld was – nog zonder continenten – waren er op Mars ook voldoende droge gebieden. Gesteenten op Mars hadden bovendien een sterkere oxiderende werking dan op aarde, waardoor er molybdaten konden voorkomen – verbindingen van molybdeen en zuurstof. Uit laboratoriumexperimenten blijkt dat molybdaat kan bijdragen aan de stabiliteit van organische verbindingen, en aan de vorming van suikers.

Meteorieten
Op de Goldschmidt-conferentie van de European Association of Geochemistry, die deze week wordt gehouden in Florence, stelt Benner dat geoxideerd molybdeen op de jonge aarde vrijwel niet voorkwam, en dat het dus waarschijnlijker is dat het leven op Mars ontstond. Martiaanse micro-organismen zouden vervolgens aan boord van meteorieten de reis naar de aarde hebben gemaakt. ‘Het begint er steeds meer op te lijken dat we in feite allemaal van Mars afkomstig zijn’, aldus Benner.

°

Astrobioloog Paul Davies van de Arizona State University, die al eerder suggereerde dat het leven op aarde misschien afstamt van Marsbacteriën, reageert desondanks voorzichtig.

‘Het heeft allemaal te maken met kansen en waarschijnlijkheden’, zegt hij. ‘Benners werk lijkt nu weer de voorkeur aan Mars te geven, maar echt overtuigend is het nog niet. Misschien ontstond het leven nog wel heel ergens anders dan op de aarde of op Mars.’

°

Pascale Ehrenfreund, lange tijd werkzaam aan de Leidse Sterrewacht en nu verbonden aan de George Washington University, spreekt van ‘een interessant idee’, maar merkt daarbij op dat astronomen vaak een andere kijk op het ontstaan van leven hebben dan scheikundigen. ‘Ik geloof dat protocellen uit andere bouwstenen ontstaan kunnen zijn dan waar de hedendaagse biochemie mee werkt’, zegt ze.

  • Eelco van Kampen Allemaal  onnodig ingewikkeld.(-> Scheermes van ockham ? ) 
    –   Het is niet onmogelijk, maar op aarde waren alle ingrediënten  ook   aanwezig.
    Er zal vast een  droge  plek geweest zijn  op de oude  aarde    Molybdenoxiden   en Boraten  in de juiste hoeveelheden aanwezig waren. ( is er ooit een overal natte (onderspoelde )aarde  geweest ? een waterwereld zonder een enkel  continent)
    –    Verder weten we nog te weinig over de weg die geleid heeft tot het ontstaan van RNA.
    Zo is ook de theorie dat alle water van kometen ( of planetoïden ) afkomstig is,  toch wel vergezocht.
    Die enorm grote aarde heeft waarschijnlijk bij zijn ontstaan al  genoeg water meegekregen om alle oceanen te vormen.

    °
    Dit onderzoek trekt véél te snel conclusies. Overigens vind ik het vreemd dat professor Benner het doet lijken alsof de abiogenese alles al heeft ontdekt en dat wij ondertussen al weten hoe het leven is ontstaan. Dit is niet het geval: wij kunnen slechts de ‘voorwaarden’ voor het ontstaan van leven enigszins schetsen. Het is verre van duidelijk of de huidige lijst compleet is.

    Er zijn zoveel ‘if’s’ aan het  verhaal van Brenner  . Maar het is wel een falsifieerbare theorie, dus het is een gangbaar idee.
    Ik vind alleen  dat er behoorlijk snel conclusies worden getrokken.

    ANDERE  OPTIES ?
    ° Dat het begin van leven uit de ruimte komt  is een  werkhypothese  waar wat voor te zeggen valt
    ° de gordel voorbij Mars  bestaat uit    brokstukken van een uiteengespatte planeet  waar de oorsprong van het leven wel eens zou kunnen liggen en  dat zowel de aarde als Mars heeft ingezaaid ? http://nl.wikipedia.org/wiki/Planetoïdengordel

    (antwoord  )—> Uit de 3e alinea van die wiki  pagina:

    “Tussen Mars en Jupiter zorgde het sterke gravitatieveld van Jupiter er echter voor dat de planetesimalen uiteindelijk geen nieuwe planeet konden vormen.”

    Er was dus nooit een planeet om uiteen te spatten.

LEVEN  OP  MARS   ONSTAAN  ? 

29 augustus 2013  

http://www.scientias.nl/nieuw-bewijs-suggereert-voorouders-mars-kwamen/91388

Professor Steven Benner  tijdens de jaarlijkse Goldsmith-conferentie  :  ( Zijn )onderzoek wijst er op dat een ingredient   dat mogelijk cruciaal was voor het ontstaan van leven enkel op Mars en niet op aarde voorhanden was.

Molybdeen
Het draait allemaal om het element molybdeen.

“Pas wanneer molybdeen oxideert kan het de totstandkoming van leven beïnvloeden,” legt Benner uit.

“Die vorm van molybdeen kan in de tijd dat het leven ontstond niet op aarde voorhanden zijn geweest, omdat het oppervlak van de aarde drie miljard jaar geleden aan weinig zuurstof  was  blootgesteld.”

Mars daarentegen beschikte wel over voldoende zuurstof in haar atmosfeer .

“Het is een extra bewijsstuk dat het waarschijnlijker maakt dat het leven middels een Martiaanse meteoriet op aarde arriveerde en dus niet op deze planeet startte.”

Het belang van molybdeen (en boor/ boraten  )
Al het leven op aarde bestaat uit organisch materiaal. Maar wanneer we organisch materiaal blootstellen aan energie (warmte en licht), gebeurt er niets. Het vormt geen levensvorm. In plaats daarvan wordt het bijvoorbeeld teer of olie.

“Er zijn bepaalde elementen die de neiging van organisch materiaal om te veranderen in teer  en asphalt ( bitumen )   , beïnvloeden.

Het gaat dan met name om boor en molybdeen.     Wij denken  echter  dat mineralen  van die beide stoffen (met name hun oxiden ) , fundamenteel waren voor het ontstaan van leven. Een analyse van een Martiaanse meteoriet heeft al aangetoond dat er boor  /boraten   aanwezig was op Mars en nu denken we dat de geöxideerde vorm van molybdeen er ook was.”

Hindernissen
Als het onderzoek van Benner klopt, verklaart het een hoop.

Zo vroegen onderzoekers zich bijvoorbeeld altijd af hoe het leven drie miljard jaar geleden op aarde kon ontstaan. De aarde was toen namelijk helemaal niet zo’n geschikte plaats voor leven. Onze planeet was helemaal bedekt met water, waardoor de concentratie borium – een element dat vandaag de dag vooral op hele droge plekken op aarde wordt teruggevonden – beperkt was. Bovendien is water niet zo best voor RNA: de eerste genetische moleculen.

Als het leven op Mars ontstond, hoefde het die hindernissen echter niet te nemen. Op Mars waren de omstandigheden toen namelijk een stuk gunstiger. : er waren (waarschijnlijk )  genoeg  droge plekken 

Minder geschikt
“Het bewijs dat  aards leven  eigenlijk allemaal afkomstig  is  van Mars stapelt zich op,” concludeert Benner. “Het leven startte op Mars en kwam op gesteente (meteorieten )  naar de aarde.

” En dat is maar goed ook. In de jaren die volgden, draaiden de rollen zich namelijk om. Mars werd steeds minder geschikt voor het (voortbestaan van) leven, terwijl de aarde zich ontwikkelde tot een leefbare planeet.”

Het onderzoek heeft mogelijk ook implicaties voor onze zoektocht naar leven op Mars. Die moeten we namelijk zeker voortzetten, vindt Benner.

“Recente onderzoeken tonen aan dat de omstandigheden waarin het leven kon ontstaan, wellicht nog steeds op Mars te vinden zijn.” Wie weet vinden  we ( als aards leven )  van dat    gemeenschappelijke  voorouderlijke  leven   ook het  nageslacht  dat  op Mars   was (is )  achterbleven ,  nog terug.

Bronmateriaal:
We may all be Martians — new research supports theory that life started on Mars” – European Association of Geochemistry (via Eurekalert.org)

—–>  Als dit waar is  :   lijkt me dat de kans dat we elders nog intelligent leven aantreffen daarmee ook aanzienlijk slinkt. —-> Het enige geval van intelligent leven dat we kennen had dan maar liefst twee relatief kleine planeten in de buurt van elkaar in de bewoonbare zone rond een ster nodig om te ontstaan.

—–>maar dit sugereert ook dat leven tussen planeten  zich  kan verplaatsen…..en dus niet beperkt hoeft te blijven in één planetenstelsel ….als het  leven  tenminste in staat is ook langere afstanden door de ruimte en de bijbehorende straling te overleven.

Nu nl.   

‘Bouwstenen voor aards leven ontstonden op Mars’

29 augustus 2013

800px-molybdenum_crystaline_fragment_and_1cm3_cube

Molybdeen: Kristalfragment, en blokje van 1 cm3. Alchemist-hp, via Wikimedia Commons

Molybdeen

De essentiële rol van geoxideerd molybdeen bij het bouwen van complexe moleculen wordt door andere onderzoeken onderstreept. Zo werd de trage beginfase van de evolutie die pas na twee miljard jaar complexe levensvormen als planten en dieren opleverde, in 2008 al toegeschreven aan een aanvankelijke gebrek aan zuurstof en molybdeen in de oceanen. Hierdoor kondenbacteriën wel floreren, maar konden eukaryoten – waaruit meercellige organismen uiteindelijk ontstonden – de volgende stap in de evolutie niet maken. Ook Michael Russell, die zich al decennialang toelegt op onderzoek naar het ontstaan van het leven, schreef vorig jaar nog over de onmisbaarheid van molybdeen bij het ontstaan van het leven. “Voor wie zijn klassiekers kent zegt het atoomnummer van dit element voldoende”, grapte hij in een interview metScientific American. Dat is namelijk, je raadt het al, 42.

Mineralen  met  molybdeen en  met het  element  boor ( —-> oxiden   zijn mineralen  : dus  zoals molybdeen-oxiden en   Boraten )  waren drie miljard jaar geleden waarschijnlijk niet in de juiste vorm en hoeveelheid beschikbaar op aarde om RNA te vormen, een belangrijke moleculaire component van leven.

De kans is groot dat deze mineralen op meteorieten naar de aarde zijn gereisd, waardoor de eerste levensvormen uiteindelijk toch hier  konden ontstaan.

Die theorie heeft de gerenommeerde moleculair bioloog Steven Benner gepresenteerd op de Goldschmidt Meeting, een bijeenkomst van wetenschappers in Florence.

Droog

Rond de tijd dat het leven onstond op aarde was er nog weinig zuurstof aanwezig, terwijl de lucht op Mars al wel rijk aan zuurstof was.(2) Daarnaast was het klimaat op de rode planeet droger dan op aarde.

Die omstandigheden maken het volgens Benner aannemelijk dat de bouwstenen voor RNA op Mars zijn ontstaan.

“Molybdeen kan het ontstaan van de eerste levensvormen alleen hebben beïnvloed in geoxideerde vorm”( dus als mineraal ) , verklaart hij op BBC News.

“Deze vorm van molybdeen kan niet beschikbaar zijn geweest op aarde toen het leven onstond, omdat er drie miljard jaar geleden op het oppervlak van de aarde nauwelijks zuurstof was te vinden. Op Mars was die zuurstof wel aanwezig.”

“Verder is het element boron   behoorlijk schaars in de aardkorst”, aldus Benner. “Mars was droger en zuurstofrijker, dus mogelijk ook geschikter dan de aarde voor het ontstaan van dit element

Bewijs

De bioloog gelooft dan ook dat al het leven op aarde in zekere zin van Mars afkomstig is. “De analyse van een meteoriet die afkomstig is van Mars heeft recentelijk uitgewezen dat het element boor( onder de vorm van een boraat ? )   aanwezig was op Mars en we geloven nu dat de geoxideerde vorm van boor  ook  op mars te vinden   was”,    verklaart Benner in de Britse krant The Guardian.

“….. het leven  waarschijnlijk  (ook)  ontstaan op Mars en op (een )meteoriet(en) zijn de basisingredienten ( of het leven zelf ?) naar de aarde gereisd   …..”(1), aldus Brenner

Door: NU.nl/Dennis Rijnvis

——>
1°  De  levenloze  aarde is   gedurende  vele miljoenen   jaren   gebombardeerd door meteorieten die waarschijnlijk de bouwstenen voor het leven met zich mee droegen.
2°Mars hangt relatief dichtbij dus die meteoren zijn ook op Mars gecrashed.
Het enige verschil is dat Mars (volgens deze hypothese  ) eerder in staat was om leven voort te brengen. 
3°  Maarja,
bewijs maar eerst eens   het bestaan van leven op mars voor dat dit gezegd wordt want we hebben daar  nog niet eens een gefossileerd organisme gevonden.

(1)  Hoe  kan  een meteoriet van Mars  komen  ? …. Vulkanisme ? Wegspattend puin van een   inslaande  meteoor  ?

°

Op Mars is de zwaartekracht 37% van die van de Aarde. Om Mars te verlaten is een (ontsnappings) snelheid van iets meer dan 5 km/s voldoende, terwijl dat voor de Aarde ruim 11 km/s is.

Het is dus veel makkelijker iets vanaf Mars de ruimte in te schieten dan vanaf de Aarde.

-Kijk je dan naar de uitgedoofde vulkaan Olympus Mons (22km hoog), dan kan ik me zo voorstellen dat een vroegere uitbarsting heel wat  geejecteerd materiaal definitef de ruimte in heeft geschoten.

– Ook een meteoor inslag  ( en de wegspattende stukken ejectiemateriaal   ) op mars kon dit veroorzaken ….

°Er zijn meerdere meteorieten op aarde gevonden die afkomstig zijn van Mars. We kennen nu 5 gevallen. 
Het idee is dan dat een inslag van een grote meteoriet op Mars puin van Mars zelf de ruimte heeft ingeschoten dat uiteindelijk weer op Aarde terecht kwam. Op zo’n meteoriet zou dan eenvoudig leven aanwezig kunnen zijn geweest.

(2)  –  En ik maar denken dat zuurstof O2 ontstaat door leven. -Dus eerst heb je leven dan pas krijg je zuurstof. -De eerste zuurstof die ontstaat wordt direct opgenomen door ijzer (roest) pas nadat voldoende roest is ontstaan kan het zuurstof gehalte in de atmosfeer toenemen. -Bij onderzoek naar leven buiten ons zonnestelsel is het zoeken naar zuurstof een indicatie dat er leven is……Jammer  datzoiets fundamenteels even over het hoofd wordt gezien  … Dus   dan kijk ik gelijk ook anders aan tegen de rest van de  beweringen van die  scheikundige  …

(antwoord ) 

1—Mars is een  grote klomp roest( de rode planeet ) , vroeger  was daar  wél  veel zuurstof in de lucht ; toen is  daar leven ontstaan, dat daarna (ook)  op aarde terecht is gekomen.

2- Een plant  heeft Co2 nodig om daar O2 van te maken, wat dacht je daar van?

Een evolutionair ver ontwikkelde  plant  ja  :   maar  ook alle  archaea ? en  alle  chemotrofen   ?

-Anaërobe Archaea worden gebruikt in actief slib rioolwaterzuiveringsinstallaties, zonder zuurstof en met water zetten Archaea opgeloste organische stoffen om in koolstofdioxide en methaan (biogas).—> ze produceren dus broeikastgassen

-Bestaan er ook  anaerobe archea ( of  ook   chemotrofen )  die  zuurstof produceren als afvalprodukt maar geen organische   grondstoffen  ( afkomstig van aerobe organismen )  dienen af te breken  of  geen CO2 gebruiken   ?

http://nl.wikipedia.org/wiki/Stofwisseling

http://www.kennislink.nl/publicaties/oerbacterie-leeft-van-perchloraat

http://mm.c2w.nl/archaea-groeien-op-raketbrandstof.319838.lynkx

Cyanobacteriën  —>  waren verantwoordelijk voor de verrijking van de atmosfeer met zuurstof 2,2 miljard jaar geleden maar deze groep van organismen is mogelijk al 3,5 miljard jaar oud. Vrijwel al het leven in de oceaan is direct of indirect afhankelijk van fotosynthese. Na koolstof is stikstof het meest belangrijke bestanddeel van organismen, maar slechts enkele gespecialiseerde bacteriën – voornamelijk cyanobacteriën – zijn in staat om het alom aanwezige atmosferische stikstof (N2) te gebruiken. Vijftig procent van de mondiale fixatie van koolstof en stikstof gebeurt in de oceaan voornamelijk uitgevoerd door fototrofe micro-organismen. Sedimenten zijn van vitaal belang voor de mondiale koolstofcyclus omdat zij de belangrijkste plaatsen voor koolstofmineralisatie en –depositie zijn, vooral in de kustgebieden. Microben zijn de voornaamste spelers in mariene sedimenten en er zijn een keur aan fysiologie en biogeochemische processen in deze microbiële ecosystemen voorhanden.

http://www.nioz.nl/ymm

3.- Hoe is het leven op aarde onstaan in een zuurstofloze  atmosfeer ?

—> Er zal vast een  droge  plek geweest zijn  op de oude  aarde   waar  Molybdenoxiden   en Boraten  in de juiste hoeveelheden aanwezig waren. ( is er ooit een overal natte (onderspoelde )aarde  geweest ? een waterwereld zonder een enkel  continent)

–    Verder weten we nog te weinig over de weg die geleid heeft tot het ontstaan van RNA.

 http://www.kennislink.nl/publicaties/zijn-wij-oorspronkelijk-afkomstig-van-mars

°

Curiosity_approaching_mars__artist's_concept

Artistieke weergave van de marssonde Curiosity, die Mars nadert. NASA/JPL-Caltech

Hoenderhok

Brenner  formuleert een   interessant idee, vindt planeetwetenschapper & astrobioloog Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht, die zelf ook onderzoek doet naar het ontstaan van leven op Mars. “Maar dat kan je aan Benner ook wel overlaten.”

Benner is een goed en gerenommeerd onderzoeker, benadrukt ze, maar tevens iemand die graag op gezette tijden de knuppel in het hoenderhok gooit. “Hij heeft graag het eerste woord.” Dat de omstandigheden op het Mars van een paar miljard jaar geleden inderdaad gunstig waren om leven te laten ontstaan is onlangs gebleken, vertelt Ten Kate. Metingen van de marsrover ‘Curiosity’ – het onderzoekswagentje dat nu al een jaar rondrijdt op Mars – lieten eind maart al zien dat er destijds zowel organisch materiaal als zuurstof op Mars aanwezig was.

Ockhams scheermes

Toch denkt Ten Kate dat het ontstaan van het leven in eerste instantie op aarde zelf gezocht moet worden. “Volgens het principe van Ockhams scheermes”, zegt ze. Want waarom een ingewikkelde theorie bedenken als het ook eenvoudiger kan? Dat vindt ook John Heise, als sterrenkundige verbonden aan het ruimteonderzoeksintistuut SRON in Utrecht. “Als je de aarde van vier miljard jaar geleden als één grote bak met water inthermodynamisch evenwicht beschouwt, dan lukt het inderdaad niet om daar leven in te laten ontstaan”, beaamt hij. Verbindingen die in zo’n evenwichtssituatie ontstaan vallen snel weer uiteen. Dan moet je dus wel uitwijken naar een andere lokatie, zoals bijvoorbeeld Mars, om het ontstaan van het leven te verklaren.

Lost_city_(hydrothermal_field)00

Hydrothermale bron Lost City,een bijna 10 meter hoge ‘schoorsteen’ van carbonaat. NOAA

Ook op aarde waren er echter bijzondere plekken met uitzonderlijke omstandigheden, die niet in thermodynamisch evenwicht waren, en waarin veel mineralen in bovengemiddelde concentraties voorkwamen. “Dat dit kraamkamers waren op aarde ligt meer voor de hand dan het idee om de geboorte van het leven naar Mars te laten verhuizen.”

Hydrothermale bronnen

Michael Russell, onderzoeker bij de NASA, wil niet op de lezing van Benner reageren, maar heeft wel een idee waar die kraamkamers op aarde zich bevonden: Bij alkalische(basische) hydrothermale bronnen, op de bodem van de relatief zure oceaan. Hier kwamen hete vloeistoffen uit de diepe aarde door spleten in de zeebodem omhoog, en brachten waterstof, sulfiden, ammoniak en ook het essentiële molybdeen met zich mee. Het verschil in samenstelling tussen de vloeistoffen uit de bronnen en het omringende oceaanwater fungeerde als een batterij die het mogelijk maakte om orde aan te brengen in de chaos van ingrediënten waaruit het leven ontstond, denkt Russell.

De stoffen die neerslaan in een dergelijke omgeving vormen bovendien een soortmembranen, waardoor chemische reacties afgeschermd van de buitenwereld plaats konden vinden. Russell’s hypothese won aan kracht in het jaar 2000, toen de alkalische onderzeebron Lost City werd ontdekt in de Atlantische Oceaan. Het bleek een moderne versie te zijn van de bronnen die Russell zich altijd had voorgesteld, en het wemelde er van de micro-organismen. Bovendien waren in de afzettingen rond deze bron inderdaad een soort anorganische membranen ontstaan, waarin water nauwelijks chemisch actief was. “Dus droge plekken op aarde waren ook al niet nodig”, aldus Russell.

Dat je ’s ochtends in de spiegel een Marsmannetje of -vrouwtje in de ogen kijkt is dus al met al best mogelijk, maar het zou net zo goed een diepzeevulkaanbeestje kunnen zijn dat vanuit het verleden en de spiegel terugkijkt.

Bronnen

  • We may all be Martians – new research supports theory that life started on Mars (Persbericht European Association of Geochemistry)
  • Benner, S.A., Planets, minerals and life’s origin Presentation Goldschmidt meeting 2013
  • Martin, W., e.a. Hydrothermal vents and the origin of life, Nature Reviews 6 (2008) 805-814
  • Russell, M.J., e.a. The inevitable journey to being, Phil Trans R Soc B 368 (2013)doi:10.1098/rstb.2012.0254

Californische meteoriet

 10 september 2013

meteoriet

Fragmenten van de Sutter’s Mill-meteoriet. © ap.

Wetenschappers hebben in Sutter’s Mill   meteoriet die vorig jaar in Californië neerstortte bouwstenen van leven teruggevonden die nog niet eerder in een meteoriet zijn ontdekt. De vondst suggereert dat er veel meer organisch materiaal in meteorieten zit dan gedacht.

Onderzoekers van de Arizona State University bestudeerden de ruimtestenen die in april 2012 in Californië neerstortten. In eerste instantie konden ze maar weinig organische stoffen ontdekken.

Maar de onderzoekers gaven de moed niet op en losten fragmenten van de meteoriet op in omstandigheden die vergelijkbaar zijn met de omstandigheden in hydrothermale bronnen op aarde. En onder die omstandigheden gaven de stukjes ruimtesteen opeens veel meer organische moleculen af, zo schrijven de onderzoekers in het blad Proceedings of the National Academy of Sciences.

Onder die moleculen bevonden zich ook organische moleculen die nog niet eerder in een meteoriet zijn aangetroffen.

Het is een belangrijke ontdekking.

°Veel wetenschappers vermoeden namelijk dat de bouwstenen voor leven door toedoen van meteorieten op aarde belandden.

°Tegelijkertijd vermoeden onderzoekers dat het eerste leven op aarde ontstond onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met de omstandigheden die we nu in hydrothermale bronnen op aarde aantreffen.

Wat het onderzoek laat zien is dat ruimtestenen onder die omstandigheden nog veel meer organische moleculen op aarde konden afzetten dan gedacht.

“De gegevens suggereren dat er meer organisch materiaal afkomstig uit meteorieten voorhanden was op planeten dan eerder werd aangenomen,” zo schrijven de onderzoekers.

Samengevat : 

Sandra Pizzarello, biochemicus aan de Arizona State University in Tempe, legt uit dat wetenschappers al langer denken dat meteorieten levensvormen naar aarde hebben gebracht. Ze kunnen namelijk rijk zijn aan organische materialen, en uit een ‘soep’ van die materialen zou dan het eerste leven op aarde ontstaan zijn.

Op het eerste zicht – toen getracht werd de materialen aan de oppervlakte te krijgen met behulp van oplosmiddelen – bleek de onderzochte meteoriet weinig oplosbare organische materialen te bevatten.

“Je kan zeggen dat het een teleurstelling was”, aldus Pizzarello.

Toen de wetenschappers de fragmenten blootstelden aan de hydrothermische omgevingen  , lieten de fragmenten echter materialen los die nog nooit eerder werden opgemerkt. Volgens Pizzarello kunnen de ontdekte moleculen mogelijk leven vormen onder de juiste omstandigheden. 

°

Bronmateriaal:
Processing of meteoritic organic materials as a possible analog of early molecular evolution in planetary environments” – PNAS.org
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door P. Jenniskens (SETI Institute) & Eric James (NASA Ames).

°

TNA.docx (79.4 KB)

universele biochemie  <—
zelforganisatie.docx (786.1 KB)

life-03-00331

°

ABIOGENESIS CREATIONISME 

abiogenesis slechts een evolutie-geloof

GATENKAAS

misvattingen over abiogenesis.docx (152.6 KB)

Teach the controversy

°

BIOCHEMIE

Juni  2013

http://m.phys.org/news/2013-06-cold-scientists-unveil-secret-reaction.html

life-03-00331

Sleutelreactie  ?  :

Prebiotische Synthesis van Organische  Materie

IMIDAZOLE   REACTIE 

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/06/130624104213.htm

Mario Barbatti.

Prebiotische fotonenchemie

Each reactant molecule absorbs hundreds of UV photons before it finally gets converted into the imidazole intermediate.

(Credit: Image courtesy of Max-Planck-Institut für Kohlenforschung)

http://nl.wikipedia.org/wiki/Imidazool

Imidazool is een heterocyclische aromatische verbinding met als brutoformule C3H4N2. Imidazool wordt soms als alkaloïde omschreven.
 Structuurformule van Imidazool    structuurformule
Formule: C3H4N2
Molaire massa: 68,077 g/mol
Kookpunt: 256 °C
Dichtheid: 1,23 g/cm³

https://en.wikipedia.org/wiki/Imidazole

  1. Eliot Boulanger, Anakuthil Anoop, Dana Nachtigallova, Walter Thiel, Mario Barbatti. Photochemical Steps in the Prebiotic Synthesis of Purine Precursors from HCN. Angewandte Chemie International Edition, 2013; DOI: 10.1002/anie.201303246
  2. http://www.kofo.mpg.de/de/aktuelles/news/dem-ursprung-des-lebens-auf-der-spurforscher-aus-muelheim-lueftet-das-geheimnis-einer-reaktion-zur
  3. http://homepage.univie.ac.at/mario.barbatti/femtochem.html

QUOTES : 

1.-

°Why did they work on the computer? Isn’t it the case that chemical reactions are worked on in laboratories?

“Some intermediates are too elusive to analyze them in the laboratory – they disappear before we may see them”, Barbatti explains.

Computational Chemistry allows the scientists to comprehend the reactions in a theoretical way.

http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=132318&CultureCode=en

LINKS  ;

2013
http://www.science20.com/news_articles/prebiotic_synthesis_organic_matter_reaction-115319

2010
Guanine, Adenine, and Hypoxanthine Production in UV-Irradiated Formamide Solutions: Relaxation of the Requirements for Prebiotic Purine Nucleobase Formation
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbic.201000074/abstract

Keywords:

  • formamide;
  • nitrogen heterocycles;
  • photochemistry;
  • prebiotic syntheses;
  • purines

Relaxed requirements: We demonstrate the formation of adenine, hypoxanthine, and guanine from heated (130 °C), UV-irradiated formamide solutions in the absence of an inorganic catalyst. Evidence is also provided that “classical” HCN pathways for purine nucleobase production are also active in heated and UV-irradiated formamide reactions.

1984 
http://www.uni-leipzig.de/~biophy09/Biophysik-Vorlesung_2009-2010_DATA/QUELLEN/LIT/A/B/3/Basile_Lazcano_Oro_1984_prebiotic_syntheses_purines_pyramidines.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Purine

Purines.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/Pyrimidines

Three nucleobases found in nucleic acids, cytosine (C), thymine (T), and uracil (U), are pyrimidine derivatives:

Chemical structure of cytosine
Chemical structure of thymine
Chemical structure of uracil
Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U)

    by Marleen

Energie en vouwende proteinen


Meteorietinslag

Er is de afgelopen weken weer nieuws geweest rond abiogenese – het ontstaan van leven uit dode materie. Allereerst het onderzoek dat de inslag van een meteoriet bekeek. Men denkt dat het leven mogelijk is ontstaan uit deze inslagen. Onderzoekers hebben daarom een stuk meteoriet in een zuurbad uit een geiser in Ijsland gelegd. Ze tonen aan dat er door de aanwezigheid van fosfor-mineralen in het stuk steen, moleculen gevormd worden, die aan de basis staan van de chemie voor het leven. Het gaat dit keer niet om de bouwstenen van eiwitten en DNA / RNA maar om de stof pyrofosfiet (pyrophosphite in het Engels) die eenzelfde rol kan hebben gespeeld als die van het ATP (adenosinetrifosfaat) tot op vandaag. ATP is de universele molecule die als ‘betaalmiddel’ voor energie geldt. Vanwege zijn analoge rol als ‘betaalmiddel’ zou pyrofosfiet belangrijk geweest kunnen zijn gedurende de eerste chemisch stappen naar het leven en kan het molecuul ook wel als voorloper gezien worden van ATP.

Een tweede artikel stelt dat er mogelijk10 aminozuren ontstaan zijn, de eerste op Aarde, die spontaan peptiden (korte proteïnen) konden vormen. Ze tonen aan dat deze zich ook kunnen vouwen zodat er mogelijk metabolische activiteit bestond waarmee het eerste leven op gang kwam. Dit impliceert dat de zogenaamde ‘RNA-first’ hypothese wellicht niet helemaal opgaat. Omdat het centrale dogma ons leert dat proteïnen zich uitsluitend kunnen vormen met translatie van RNA, waarbij de code van het RNA bepaalt welk aminozuur aan de groeiende proteïne gehecht wordt, heeft er altijd het probleem bestaan van welke moleculen er nu eerder waren. Waren er nu eerst het DNA of de proteïnen. Men heeft uiteindelijk gezien dat RNA, de tussenstap tussen DNA en proteïnen, een molecuul is dat zowel genetische informatie opslaat als enzymatische activiteit kan bezitten in de vorm van het ribozym. Daarom is sinds enige tijd de ‘RNA-first’ hypothese gangbaar. Nu de onderzoekers vonden dat de eerste 10 aminozuren, die ontstonden via prebiotische weg, dus nog voordat er leven was, in staat zijn in extreem zoute omgevingen complex gevouwen proteïnen te vormen zou dit de ‘proteïne-first’-hypothese ondersteunen.


transferRNA of tRNA. Het anticodon aan de ene kant en het aminozuur aan de andere kant zijn duidelijk aangegeven.

De andere 10 aminozuren (er zijn er 20 in totaal) werden volgens de theorie langs biosynthetische weg gevormd. Voor de evolutie van de genetische code zijn er behalve mRNA en proteïnen ook transfer RNA of tRNA nodig. Dit zijn kleine stukjes RNA die de sleutel vormen tussen de genetische code en de bijbehorende aminozuren. Ze zijn gekenmerkt door het bezitten van een anti-codon en een aminozuur. Deze tRNA presenteren aan een kant hun anti-codon dat complementair is aan het codon waardoor het aminozuur aan de andere kant van het RNA-molecuul aan de groeiende proteïne wordt toegevoegd. Er wordt al enige tijd door verschillende wetenschappers geschreven over de co-evolutie van de eerste tRNA, de bijbehorende codes en aminozuren. Er is een periode geweest dat deze combinaties wellicht min of meer toevallig waren. Dit moet zich hebben afgespeeld gedurende de eerste chemische fasen ofwel tijdens de abiogenese. Deze werd gevolgd door een tweede fase waarin de aminozuren en tRNA’s aan de resterende codes gekoppeld werden wellicht reeds met behulp van de tRNA-synthetasen. Het is in dit verband interessant dat er ook twee groepen tRNA-synthetasen bestaan. Een uitgebreid verslag over de synthese en het ontstaan van de tRNA’s is in dit blogbericht te vinden.

Uit: Science 2.0, Science Daily

Om verder uit te diepen:

A thermodynamic basis for prebiotic amino acid synthesis and the nature of the first genetic code

Paul G. Higgs and Ralph E. Pudritz (2009) PDF

Coevolution theory of the genetic code at age thirty

J. Tze-Fei Wong (2005) PDF

h/t Rob van der Vlugt

Ontstond het leven op aarde in klei?

 06 november 2013 34

klei

Wetenschappers denken te weten waar het leven – of in ieder geval de complexe biochemische stofjes die nodig waren voor het ontstaan van leven – ontstond. In de klei.

Dat schrijven onderzoekers van Cornell University in het blad Scientific Reports. Ze baseren hun conclusies op experimenten.
Deze vraag stelde Dan Luo, hoogleraar biological and environmental engineering en een lid van het Kavli Instituut te Cornell voor Nanoscale Science,en team ,zich toen ze onderzoek deden naar een betere hydrogel (een superabsorberende sol-gel van natuurlijke of synthetische polymeren).

Voordien gebruikten de onderzoekers synthetische hydrogels als een “cel-vrij” medium voor eiwitproductie. Vul het sponsachtig materiaal met DNA, aminozuren, de juiste enzymen en een paar stukjes van de cellulaire machinerie en je kunt de eiwitten waarvoor het DNA codeert, maken, net zoals in een vat (cytoplasma(1) van cellen.

Om het proces nuttig te maken voor het produceren van grote hoeveelheden eiwitten, zoals in medicijnproductie, is veel hydrogel nodig, dus ging men op zoek naar een beter alternatief.

Postdoctoraal onderzoeker Dayong Yang merkte op dat klei een natuurlijke hydrogel vormde.
Waarom klei overwegen?
“Het is spotgoedkoop,” aldus Luo. Beter nog, onverwachts bleek dat het gebruik van klei de productie van eiwitten verhoogde.

Toen pas bedachten de onderzoekers dat wat ze hadden ontdekt de lang bestaande vraag, over hoe biomoleculen geëvolueerd zou kunnen zijn op onze primitieve aarde, kon beantwoorden.

Hydrogel

In gesimuleerd zeewater uit de tijd kort voor het leven ontstond, vormt klei een hydrogel. Welbeschouwd is het een enorme hoeveelheid microscopisch kleine ruimtes die vloeistoffen – net als een spons – opzuigt. Chemische stofjes in die microscopisch kleine ruimtes kunnen door de miljarden jaren heen complexe reacties hebben uitgevoerd die uiteindelijk leidden tot het ontstaan van eiwitten, DNA en uiteindelijk alle andere onderdelen van een levende cel. Terwijl de stofjes daar druk mee bezig waren, deed de hydrogel dienst als beschermend membraan.(2)

Protocellen
Verdere experimenten tonen aan dat klei de productie van eiwitten verhoogt. Bovendien zijn biomoleculen geneigd om zich aan klei te hechten en beschermt de hydrogel alles wat zich daarbinnen bevindt beter tegen enzymen die DNA en andere moleculen kunnen aantasten. Ook blijkt uit onderzoeken dat klei voor het eerst verscheen rond de tijd dat biomoleculen protocellen – incomplete celachtige structuren – begonnen te vormen.

Het ontstaan van biomoleculen is al jaren een raadsel.

Wetenschappers, zoals Carl Sagan van Cornell,stelden eerder al dat biomoleculen – waaronder aminozuren – in oeroceanen ontstonden.

Maar hoe kunnen die moleculen in zo’n grote oceaan vaak genoeg zijn samengekomen om complexe structuren te vormen? En hoe werden de stofjes die het toen nog zonder membraan moesten doen, beschermd
tegen hun omgeving?

°

Mogelijks via een combinatie van kleine ballonetjes van vetten of polymeren die dienden als een  eerste vorm van cytoplasma ?

(1) cytoplasma ;

Het cytoplasma is alles waar een cel uit bestaat behalve de kern, het celmembraan en de eventuele celwand.
Het geheel van cytoplasma en celkern wordt protoplasma genoemd.

Vanuit de kern wordt mRNA het cytoplasma ingestuurd om daar de rol als ‘recept’ voor eiwitten te gaan vervullen.
De gevormde eiwitten gaan op hun beurt de metabole processen in de cel beïnvloeden.

De buitenste laag van het cytoplasma is de celmembraan, dat ervoor zorgt dat niets vrij in of uit de cel stroomt.

Het cytoplasma bestaat uit het cytosol (de vloeibare basissubstantie) en de organellen en insluitsels die erin drijven.
Het cytosol bestaat uit water, eiwitten, RNA, aminozuren (de bouwstenen van eiwitten), suikers, ionen en vele andere stoffen.
Het cytoplasma bestaat voor 60 tot 95% uit water.
Plantaardige cellen bevatten vaak een of meer vacuoles die voornamelijk uit water bestaan, waardoor het watergehalte van de cel maar liefst 98% is.

Het cytoskelet is een netwerk van eiwitten dat zich ook in het cytoplasma bevindt en o.a. stevigheid en vorm geeft aan de cel.

Het cytoplasma bevat dus verschillende celorganellen die elk nog eens door een membraan (van gelijke opbouw als het celmembraan) zijn omgeven en dus aparte compartimenten binnen de cel vormen. Dit heeft als voordeel dat er verschillende metabole processen binnen de compartimenten kunnen zonder dat deze elkaar verstoren.
Verteringsenzymen worden bijvoorbeeld gevormd in het RER en vervolgens verpakt in lysosomen.
Zouden ze vrijkomen in het cytoplasma, dan zouden ze de cel zelf afbreken, met vaak de celdood tot gevolg.

Bronmateriaal:
Clay May Have Been Birthplace of Life On Earth, New Study Suggests” – Cornell University (via Sciencedaily.com).
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Siim (cc via Flickr.com).

(2)  Volgens het bronmateriaal  wordt Hydrogel als een pre-cytoplasma beschouwt . Het kan een enorme mate van bescherming bieden maar is nog steeds niet volledig afgesloten, net als een spons.
Wat het dus terdege mist is een beter membraan… de zin “deed de hydrogel dienst als beschermend membraan.“is misschien iets te snel gelezen  of te snel door de bocht ?

…een onderzoeker stelde dat het leven op aarde in kraters ontstond?

Hoe leven op aarde ontstond  ?

 04 november 2013 56

oersoep

Hoe ontstond het leven op aarde? De wetenschap weet het nog altijd niet.

Maar onderzoeker Sankar Chatterjee, verbonden aan Texas Tech University denkt er nu uit te zijn.

“Dit is waar we allemaal naar op zoek zijn geweest: de Heilige Graal binnen de wetenschap.”

“Toen de aarde zo’n 4,5 miljard jaar geleden ontstond, was het een steriele planeet waar niets kon leven,” vertelt Chatterjee.

“Het was een kokende heksenketel bestaande uit vulkanen die uitbarstten, meteorieten die op aarde regenden en hete, schadelijke gassen.” Maar een miljard jaar later zag onze planeet er heel anders uit.

“Een miljard jaar later was het een rustige, waterrijke planeet vol met microbieel leven: de voorouders van al het leven op aarde.”

Hoe ontstond het leven?
Heel interessant.

Maar het meest interessant is natuurlijk de periode die Chatterjee in zijn zeer globale samenvatting van de verre geschiedenis van onze planeet overslaat.

De periode tussen het moment waarop de aarde levenloos en het moment waarop de aarde levendig, was.In andere woorden: het moment waarop leven ontstond.

Waar kwamen de ingrediënten voor leven vandaan?En hoe ontstond dat leven vervolgens? En waar?

Chatterjee denkt het te weten. Voor zijn theorie combineerde hij theorieën omtrent chemische evolutie en bewijzen omtrent de geologie op de jonge aarde.(1)

Vier fasen (2) 
Volgens de onderzoekers is de totstandkoming van leven op aarde het beste onder te verdelen in vier fasen.

In de eerste fase is de aarde zich nog aan het vormen; planetoïden en kometen landen regelmatig op aarde. Ze brengen niet alleen ingrediënten voor leven mee, maar vormen tevens enorme kraters die dienst doen als enorme ‘smeltkroezen’ waarin de ingrediënten van leven samenkomen.

Zo af en toe boren de meteorieten zich door de aardkorst heen, waardoor hydrothermale bronnen ontstaan.

Kometen die op aarde neerstorten, smelten en voorzien onze aarde – dankzij diens perfecte afstand tot de zon – van water.

Dat water belandt in de kraters, waar de aardwarmte uit de hydrothermale bronnen het opwarmt en in beweging houdt.

In de kraters ontstaat zo een oersoep vol met ingrediënten van leven. Het is een kwestie van tijd voordat dat leven ontstaat, stelt Chatterjee.

Oersoep
Dat is fase twee.

De kraters vormen donkere, hete en geïsoleerde kweekvijvers voor leven. “Het was een bizarre en geïsoleerde wereld die een beetje lijkt op het beeld dat we hebben van de hel: met de stank van waterstofsulfide, methaan, stikstofoxide en stoom.”

In die omgeving gaan stoffen zich mengen en groeien stoffen langzaam maar zeker uit tot steeds complexere substanties: dat is de derde fase.

Vervolgens dient fase vier zich aan waarin replicerende cellen genetische informatie beginnen op te slaan, te verwerken en door te geven.

“Deze zelfvoorzienende eerste cellen waren in staat tot evolutie. De totstandkoming van deze eerste cellen op de jonge aarde was het resultaat van een lange geschiedenis met chemische, geologische en kosmische processen.”

Chatterjee presenteerde zijn theorie afgelopen week, tijdens een bijeenkomst van de Geological Society of America. “Dit is belangrijker dan het vinden van een dinosaurus. Dit is waar we allemaal naar op zoek waren: de heilige graal van de wetenschap.” Of Chatterjee’s theorie klopt, zal moeten blijken. Onder meer door experimenten uit te voeren waarbij de prebiotische wereld wordt nagebootst.

Bronmateriaal:
Paleontologist Presents Origin of Life Theory” – TTU.edu
De foto bovenaan dit artikel is afkomstig van Texas Tech University.

  • Er moet nog wel heel wat af geëxperimenteerd worden om de hypothese(s) van Chatterlee  te testen:
    “If future experiments with membrane-bound RNA viruses and prions result in
    the creation of a synthetic protocell, it may reflect the plausible pathways for the emergence of life on early Earth,” 

    • Chatterjee geeft trouwens  nu (nog)  geen antwoord op de vraag wat de oorzaak van leven is

      • de oorzaak is door chatterlee aangegeen en uitgelegd   uitgelegd                                                         ” —> “Most  likely, pores and crevices on the crater basins acted as scaffolds for
        concentrations of simple RNA and protein molecules”
        om de chemie achter de voorgestelde voorbeelden te zien moet je natuurlijk wat verder graven maar het is er.

      Hydrothermale vents en kraters  ? Veel te heet …..toch ?  

      • “Compared to the surrounding sea floor, however, hydrothermal vent zones have a density of organisms 10,000 to 100,000 times greater.

        Hydrothermal vent communities are able to sustain such vast amounts of life because vent organisms depend on chemosynthetic bacteria for food. The water from the hydrothermal vent is rich in dissolved minerals and supports a large population of chemoautotrophic bacteria. These bacteria use sulfur compounds, particularly hydrogen sulfide, a chemical highly toxic to most known organisms, to produce organic material through the process of chemosynthesis.”

        http://en.wikipedia.org/wiki/H…

        —> “bij vele onderwaterse geysers of vents wemelt het van leven”                                               Maar  dat wil niet zeggen dat het leven daar ook ontstaan is  ……

        • Als leven van primitieve cellen alsook complexere organismen daar kunnen gedijen is de kans al veel groter dat het daar “overigens NIET te heet is om leven te vormen”.

        °  …….zeggen dat het daar niet kan ontstaan steunt slechts  op de premisse dat de bouwstenen van leven EN hun recombinatie gebeurt onder totaal ander omstandigheden dan die gesteld in de verschillende theorieen nu in omloop…M.a.w;  …….jij weet het beter  …….

        Hier staan alle  huidige hypothesen —>     http://en.wikipedia.org/wiki/Abiogenesis

        • De kans waarop het leven  kan ontstaan word door onderzoek en testen verkleind tot bepaalde scenario’s. Dat het leven   ergens ontstaat of niet onstaat  is dus volgens jou evenzogoed mogelijk  omdat jij een principe (van Feyerabend  )wil gebruiken “alles kan” (= everything goes  oftewel alle gissingen ( gegronde (educated guess) evengoed als gelijk welk  verzinsel ter verklaring (= slaan als een blinde naar een ei )
          Deze denkwijze(methode )  is echter kompleet onbruikbaar als men onderzoek en waarneming gebruikt.
          —> Door studie komen scenario’s naar voren die veel waarschijnlijker zijn en je enige argument dat het niet zo gelopen is  =  “het kan anders gegaan  zijn.”
          Wat dus neerkomt op ” ik wil ook iets zeggen.”

          Er is kans dat het anders liep dan de nu op tafel gelegen theorieën maar die KANS  is NIET  even groot.

(1) …. Chatterjee combineert inderdaad theorieën die al bestaan maar zijn aanpak focust zich op het ontstaan van leven in kraterwanden.

Deze kraters, gevuld met de ‘oersoep’ van hierboven, hadden poreuze wanden alwaar rNA en proteinen zich konden verzamelen.

Hier wijkt zijn theorie al af van de mainstream die vermoedden dat proteinen pas enige tijd na rNA voor het eerst vormden. De omstandigheden die hij beschrijft zouden toelaten dat BEIDEN TEGELIJK   verschenen.

“Most likely, pores and crevices on the crater basins acted as scaffolds for concentrations of simple RNA and protein molecules, he said.Unlike a popular theory that believes RNA came first and proteins followed, Chatterjee believes RNA and proteins emerged simultaneously and were encapsulated and protected from the environment. “

Dan volgt de uitleg hoe kometen ook bepaalde lipiden meebrengen die als membraan konden dienen zodat er proteinen en rNA samen in een stabiele omgeving konden communiceren.
The question remains how loose RNA and protein material floating in this soup protected itself in a membrane. Chatterjee believes University of California professor David Deamer’s hypothesis that membranous material existed in the primordial soup. Deamer isolated fatty acid vesicles from the Murchison meteorite that fell in 1969 in Australia. The cosmic fatty bubbles extracted from the meteorite mimic cell membranes. This fatty lipid material floated on top of the water surface of crater basins but moved to the bottom by convection currents. At some point in this process during the course of millions of years, this fatty membrane could have encapsulated simple RNA and proteins together like a soap
bubble.”

 (2 ) 

De fases zijn;

cosmologisch,
geologisch,
chemisch                                                                                                                                                                                          biologisch.

-De cosmologische fase is dezelfde theorie die algemeen aanvaardt is, nl dat onze aarde een heus bombardement meemaakte waarin materiaal op aarde kwam en waarin grote kraters ontstonden.

-De Geologische fase is die waarin de kraters zich gevuld weten met water en waarin geothermale activiteit (dat toen veelvuldig voorkwam) in staat is convectiestromen te creeëren.

-De chemische fase waarin de warmte en stromingen zorgen voor segregatie en concentratie van chemicalieën tot ze complexere stoffen vormen. In deze fase zou de vorming van rNA, proteinen en membranen ontstaan in de wanden en bodems van de kraters.

-De biologische fase begint wanneer de juiste combinatie de bekende zelfreplicerende gentische code oplevert en de ‘darwiniaanse evolutie’ begint.

°
Wat precies zet de moleculen aan om bouwstenen van DNA en uiteindelijk RNA te vormen?
Wat is de natuurlijke drijfveer om tot een organisme te komen?

  • “verzint gewoon een god die alles schiep en je bent van het gezeik af.”

°–>Het lijkt me sterk dat eenvoudige cellen uit losse bouwsteen ‘vanzelf’ kunnen ontstaan

Entropie?—-> moleculen willen altijd zich zo ver mogelijk verspreiden. Hitte en vocht versnelt dit proces alleen maar.

Waarom dus  zouden deze moleculen in poreus gesteente dan ineens bij elkaar willen gaan zitten en vervolgens eiwitten vormen?
En nog gekker DNA/RNA vormen dat ook nog met complexe polymerasen moet worden gekopieerd?

—>“De temperatuur blijkt een grote invloed te hebben:
“Aan de randen van een katalysatordeeltje is iets meer chemische activiteit beschikbaar om een chemische reactie voor langzaam bewegende moleculen te laten verlopen”, legt prof.dr. Aart Kleyn uit.
“Op de vlakke terrassen vinden dan nauwelijks reacties plaats…… Bij hogere temperaturen krijgen ook de deeltjes die op een terras neerkomen genoeg snelheid om een chemische reactie aan te gaan.”
http://www.fom.nl/live/nieuws/artikel.pag?objectnumber=152891

Recept: oersoep op Darwins wijze

Zoektocht naar hoe eerste leven eruitzag

ArtikelEos  | 29 november, 2013 – 11:35 | Door Senne Starckx

Uit een warm, vloeibaar mengsel van water en allerhande organische stoffen ontstond vier miljard jaar geleden het leven. Stukje bij beetje lukt het wetenschappers het recept van de oersoep te reconstrueren.

Heel lang was abiogenese, een geleerde naam voor het ontstaan van het leven uit niet-levende materie, omgeven door een kip-of-het-ei-probleem. Want wat was er nu eerst: DNA, of eiwitten? DNA is verantwoordelijk voor de opslag van erfelijke informatie in de cel, en dus is DNA onontbeerlijk voor de voorplanting van elk levend organisme. Eiwitten daarentegen zorgen voor de instandhouding van datzelfde leven: ze bouwen de structuren van de cel en spelen een cruciale rol in de verdubbeling van de DNA-strengen en de uitlezing van de erfelijke informatie. Eiwitten kunnen niet zonder DNA gesynthetiseerd worden, dus leven alleen op basis van eiwitten is uitgesloten. Langs de andere kant kan DNA geen enzymatische functies uitoefenen, en dus is DNA zonder eiwitten ook niet levensvatbaar. Ten slotte is de theoretische mogelijkheid dat DNA en eiwitten ongeveer gelijktijdig – onafhankelijk van elkaar – zijn ontstaan en elkaar op een blauwe maandag, ongeveer vier miljard jaar geleden, hebben gevonden, te onwaarschijnlijk om waar te zijn.

RNA-wereld
In de tweede helft van de jaren tachtig van vorige eeuw werd een oplossing voor dit lastige dilemma bedacht: zou er geen tussenvorm hebben bestaan die zowel erfelijke informatie kon opslaan als eiwitfuncties uitoefenen? Die tussenvorm zou een primitieve vorm van RNA zijn geweest, de op DNA gelijkende macromolecule die de erfelijke informatie vanuit de celkern overbrengt naar de ribosomen, de eiwitfabriekjes van de cel.

De Amerikaanse scheikundige en bioloog Walter Gilbert bedacht voor dit ontstaansscenario van het leven in 1986 een mooie naam: de RNA-wereld. Het geloof in het scenario van de RNA-wereld werd begin jaren negentig sterker toen bleek dat ribozymen – stukjes van ribosomen die een katalytische functie hebben – geen eiwitten zijn, maar ketens RNA. Die multifunctionaliteit van RNA kon maar op één conclusie wijzen: in onze cellen zitten fossielen van de RNA-wereld verstopt, de laatste getuigen van een wereld toen niet DNA of eiwitten de dienst uitmaakten, maar individuele RNA-ketens.

Maar een nieuwe hypothese bedenken over het ontstaan van het leven, komt niet zonder nieuwe problemen. De bedenkers van de RNA-wereld haalden zich tal van lastige vragen op de hals. RNA is immers een heel fragiele molecule, dus konden ze maar beter met overtuigende verklaringen komen voor de manier waarop die ‘naakte’ RNA-ketens indertijd de exotische omstandigheden van de oersoep hadden kunnen doorstaan – denk aan temperatuursschommelingen, elektrische ontladingen door blikseminslagen, verschillen in zuurgraad…. Daarnaast moesten ze ook zien uit te leggen hoe de ketens uit zichzelf konden groeien, hoe ze zichzelf konden kopiëren en vervolgens in tweeën splitsen – zodat er twee stukjes ‘dochter-RNA’ konden ontstaan. Maar bovenal moeten ze de hamvraag beantwoorden: hoe kunnen ongebonden RNA-ketens – of ze nu vrij rondzweefden in de oersoep of meeliften met een stukje mineraal – darwinistische selectie hebben ondergaan? Met andere woorden: welke natuurkrachten bepaalden of het ene stukje RNA sterker was dan het andere? Als je een hypothese doet over de oorsprong van het leven, ontkom je namelijk niet aan evolutie. De oersoep zal op de wijze van Darwin worden opgediend, of helemaal niet.

Protocellen nabouwen
Al die vragen zijn nog lang niet afdoende beantwoord. En op sommige vragen is zelfs nog geen voorzichtig antwoord geformuleerd. Het is ook geen dankbare klus, de oorsprong van het leven bestuderen als je je realiseert dat de oudste fossielen op aarde 3,5 miljard jaar oud zijn – die zijn dus ettelijke miljoenen jaren jonger dan het eerste leven. Maar er zijn genoeg wetenschappers die niet bij de pakken blijven neerzitten. In laboratoria wereldwijd wordt druk geëxperimenteerd met RNA-ketens, drijvend in een eigentijdse versie van de oersoep met ingrediënten zoals water, ionen, zuurstofradicalen en alle denkbare organische verbindingen.

Deze experimenten die allemaal de oorsprong van het leven willen achterhalen, zijn het summum van wetenschappelijke spielerei. Hier geen doordachte theorieën of hypothesen die moeten te worden getoetst. Onderzoekers spelen wat met ingrediënten waarvan ze in de verste verte niet weten of ze in de originele oersoep aanwezig waren – en vervolgens zien ze wel wat er gebeurt. Dat allemaal in de hoop dat op een dag in hun petrischaal spontaan moleculen beginnen samen te klitten en genen worden vormen, waarna primitieve cellen of ‘protocellen’ ontstaan. Als die protocellen zich dan ook nog eens blijken te vermenigvuldigen en bovendien tekenen van evolutie vertonen, mag de onderzoeker een telefoontje uit Stockholm verwachten.

Nochtans garandeert de succesvolle creatie van zelfreplicerende cellen uit een mengsel van niet-levende ingrediënten niet dat ook het leven op aarde uit die welbepaalde ingrediënten is ontstaan. ‘Maar zo’n experiment zou ons wel een erg plausibele verklaring leveren van de manier waarop de chemie de overstap heeft gemaakt naar de biologie’, zegt de Amerikaanse moleculair bioloog Jack Szostak deze week in Science. ‘Het is goed mogelijk dat het in het lab niet helemaal op dezelfde manier gebeurt, maar we zouden wel een hele stap verder komen in de ontrafeling van het vraagstuk hoe het leven is ontstaan.’ Szostak is niet de eerste de beste. Hij kreeg in 2009 de Nobelprijs voor de Geneeskunde voor zijn onderzoek naar telomeren, de uiteinden van chromosomen die een cruciale rol spelen bij de celdeling. Dat onderzoek dateert echter van vóór de millenniumwisseling, want sedert tien jaar is Szostak volop bezig met de reconstructie van het oudste recept op aarde: dat van de oersoep waaruit vier miljard jaar geleden het leven is ontstaan.


Lekkende membranen
Mede dankzij het werk van Szostak heeft de RNA-wereld de voorbije jaren enkele geheimen moeten prijsgeven. Dat van de ‘lekkende membranen’ bijvoorbeeld, die de RNA-ketens zouden omgeven (en beschermd) hebben in de oersoep – helemáál naakt zwommen ze dus niet. Deze membranen zouden zo de structuur van de protocellen hebben afgebakend. Szostak: ‘Onze (moderne) cellen hebben haast ondoordringbare celmembranen. Alleen via vernuftige eiwitpompen en –sluizen kunnen moleculen in en uit de cel worden getransporteerd.’

Szostak en z’n collega’s stelden in 2008 voor de protocellen een heel ander membraan voor, een vliesje dat lekt als een gieter. Bestaande uit eenvoudige vetzuren zou dit membraan de doorgang mogelijk maken van aminozuren, anorganische ionen en individuele stukjes RNA. Binnenin de protocel konden zich dan RNA-ketens vormen die te groot waren om nog naar buiten te kunnen. Bovendien bleken de membranen ook nog eens te groeien als er extra vetzuren werden toegevoegd. De vetzuren bliezen de protocellen zozeer op totdat ze, onder invloed van hitte of mechanische stress, in tweeën splitsen – waarbij elke dochterprotocel een deel van het RNA kreeg.

Maar hoe konden de RNA-ketens binnenin de protocellen zichzelf dan kopiëren – immers, een van de kernvoorwaarde van het gen is dat er erfelijke informatie wordt doorgegeven, en dus moet dat erfelijke materiaal in de moedercel in tweevoud aanwezig zijn. Andere onderzoeksgroepen hebben enkele jaren geleden een belangrijk ingrediënt van de oersoep (nog één) geïdentificeerd dat ervoor zorgt dat individuele blokjes RNA zich in snel tempo aan een RNA-sjabloonketen binden: magnesiumionen. Helaas rees er onmiddellijk één groot probleem: magnesiumionen zijn nefast voor de protocellen, want ze knippen de membranen uit vetzuren helemaal kapot.

De celcyclus van een protocel op de jonge aarde. Eerst is er verdubbeling van het RNA. Nucleotiden van buiten de cel sluipen tussen de vetzuren van het blaasje door naar binnen. Daar verlengden ze de RNA-streng. Na de verdubbeling splitst de protocel zich in tweeën. K. Adamala

In de oersoep wemelde het van RNA-ketens die mogelijk omgeven waren door ‘lekkende membranen’, opgebouwd uit eenvoudige vetzuren. Individuele RNA-blokjes drijven de protocellen binnen en hechten zich vast aan een van de RNA-ketens. (Foto: K. Adamala)
© K. AdamalaZo kan het leven begonnen zijn: zelfkopiërende RNA-slierten, die opgesloten zijn in een omhulsel van vetzuren, ronddrijvend in een oersoep vol RNA-bouwstenen.

Citroenzuur
In de onderzoeksgroep van Szostak werd gezocht naar een oplossing, in de vorm van een nieuwe stof die de magnesiumionen ‘net genoeg’ in bedwang hield zodat ze niet de hele protocel uit elkaar zouden halen, maar die ze toch ook voldoende vrijheid verschafte om het RNA-kopieerproces te blijven stimuleren. Honderden nieuwe ingrediënten werden aan de oersoep toegevoegd, zonder resultaat. Tot Katarzyna Adamala, een doctoraatsstudente van Szostak, een nochtans heel bekende organische verbinding aan de oersoep toevoegde: citroenzuur. Het bleek de magnesiumionen perfect op hun plaats te houden. Moderne biologische cellen bevatten ook citroenzuur, maar daar heeft het een heel andere functie. Dat zou betekenen – als het eerste leven inderdaad ook citroenzuur bevatte om de magnesiumionen te temmen – dat het goedje in onze cellen een fossiel overblijfsel is van de eerste protocellen. Het leverde Adamala en Szostak een eervolle publicatie op deze week in Science, waarin ze het nieuwste ingrediënt van de stelselmatig rijker wordende oersoep uit de doeken doen.

De komende jaren hopen wetenschappers als Jack Szostak volwassen protocellen op te kweken in hun lab. Cellen die niet alleen kunnen delen en zich voortplanten, maar die ook onderhevig zijn aan evolutionaire veranderingen. Als dat lukt, komt stilaan het einde in zicht van de lange zoektocht naar de oorsprong van het leven. Of zoals de Britse moleculair bioloog John Sutherland in een commentaarstuk in Science opmerkt: ‘Het is alsof je een kruiswoordpuzzel invult. In het begin weet je niet goed waar te beginnen. Maar naarmate je steeds meer woorden hebt gevonden, komt de voltooiing van de puzzel almaar sneller in zicht.’

Dit artikel verscheen ook in Eos Weekblad. 

Leven maken met citroenzuur? Ontdekking werpt nieuw licht op het ontstaan van leven

  • Door: Elmar Veerman

Hoe kan leven ‘zomaar’ zijn ontstaan uit levenloze materie? De ontdekking dat citraat primitieve cellen en hun inhoud beschermt, brengt het meest waarschijnlijke scenario weer een stapje verder. Leven maken in het lab kan nog niet, maar dat lijkt een kwestie van tijd.

‘Laboratoria zullen binnen tien jaar een levende cel kunnen maken’, voorspelde bioloog Colin Pittendrigh in 1967. Niet lang daarvoor was ontdekt dat de ketenvormige moleculen DNA en RNA de recepten voor eiwitten bevatten, dat de bouwstenen van die ketens bleken spontaan kunnen ontstaan en dat dit plaatsvindt onder omstandigheden die ook op de vroege aarde kunnen hebben geheerst. De wetenschappers moesten alleen nog even uitvinden hoe die bouwstenen in die oersoep zich zonder Goddelijk ingrijpen tot levende cellen konden organiseren.

We zijn nu 46 jaar verder, en het is duidelijk dat Pittendrigh veel te optimistisch was. Het is allemaal veel ingewikkelder dan hij dacht. Maar er is wel degelijk grote vooruitgang geboekt. Een van de sterren op dit gebied is Nobelprijswinnaar Jack Szostak. Hij kreeg die prijs voor heel ander werk, maar is nu al ruim tien jaar geduldig bezig met die Heel Grote Vraag: hoe is het eerste leven ontstaan?

Ik heb Szostak een paar jaar geleden een voordracht zien geven, en dat was heel indrukwekkend. Hij liet onder meer zien hoe goed het al lukte celachtige structuren uit vetzuren in een waterige oplossing te laten ontstaan. Ze groeien vanzelf, delen zich als ze een bepaalde grootte bereiken en ze zijn doorlatend voor de bouwstenen van het leven. Ook vertelde hij over RNA-ketens die zichzelf kunnen vergroten, door nieuwe bouwstenen aan zich te binden. Zulk zelfgroeiend RNA, opgesloten in een omhulsel van vetzuren, dat komt al een aardig eind in de buurt van een primitieve cel.

Stapje verder

De afgelopen jaren kwam Szostak nog een stapje verder. Hij, en andere onderzoekers, vonden RNA-ketens die in staat zijn zichzelf te kopiëren door losse bouwstenen op te pakken. Ze vormen dan een dubbele keten, die zich kan splitsen, waarna het kopiëren weer opnieuw kan beginnen. In principe hetzelfde proces dat ook ons DNA ondergaat wanneer het verdubbeld wordt, alleen zijn in onze cellen allerlei complexe structuren nodig om dat goed te laten verlopen.

Maar, zo schrijven Szostak en zijn collega Katarzyna Adamala vandaag in Science,

‘de chemische omstandigheden die nodig zijn voor RNA-vermenigvuldiging en het in stand houden van de vetzuren leken tot nu toe fundamenteel verschillend.’

Voor het kopiëren van RNA is namelijk een hoge concentratie magnesiumionen nodig, terwijl het benodigde omhulsel van vetzuren bij die concentratie juist in klonters uiteenvalt.

De twee onderzoekers hebben nu een stof gevonden die dit kan voorkomen, en dus toch deze twee onderdelen van primitief leven samen kan brengen: citraat.

Deze negatief geladen versie van citroenzuur bindt zich aan het magnesium en voorkomt zo dat dit de vetzuren aantast. Intussen kan het magnesium nog wel zijn werk doen als partner bij de RNA-vermenigvuldiging. En citraat blijkt nog een interessant effect te hebben: het voorkomt dat magnesiumionen de eenmaal gevormde RNA-ketens aantasten, iets wat wel gebeurt als het magnesium los aanwezig is. Het helpt de primitieve cellen van Szostak en Adamala dus op twee manieren op weg.

Citraat speelt ook in de levende cellen van nu allerlei belangrijke rollen. Toch was het waarschijnlijk niet betrokken bij de vorming van de eerste levende cellen, omdat het, voor zover bekend, niet bij levenloze processen kan worden gevormd. De onderzoekers moeten dus nog op zoek naar een stof die hetzelfde doet en die vier miljard jaar geleden wel aanwezig kan zijn geweest op de jonge, nog levenloze aarde.

Is de oorsprong van het leven duidelijk als ze zo’n stof vinden?

Nee, nog lang niet. Ten eerste zijn er nog steeds allerlei praktische details die verhinderen dat in een lab nieuw leven ontstaat uit dode materie. De bouwstenen van RNA moeten bijvoorbeeld chemisch “geactiveerd” worden voordat ze zich aan een RNA-ketting laten rijgen, en dat gebeurt niet spontaan. Ten tweede is het fundamenteel onmogelijk om zeker te weten hoe het destijds ging, omdat daar geen sporen van bewaard zijn gebleven. Maar dat leven ooit spontaan is ontstaan uit een levensloze  oersoep, daaraan twijfelt Szostak niet.

Missend ingrediënt oersoep gevonden

Het precieze recept voor de oersoep waarmee het leven 4 miljard jaar geleden begon weten we niet. Maar een team van Amerikaanse en Italiaanse chemici heeft nu een missend ingrediënt ontdekt. De vondst brengt de creatie van een primitieve kunstmatige cel een stapje dichterbij.

door

Hoe zou de eerste cel eruit hebben gezien? Wetenschappers die de oorsprong van leven onderzoeken proberen kunstmatig zo’n primitieve cel te maken. Een klus met de nodige problemen die nog verre van opgelost zijn.

Nobelprijswinnaar Jack Szostak van Harvard en zijn collega van de Roma Tre Universiteit (Italië) vonden een molecuul waarmee ze nu een geloofwaardig model van de eerste cel kunnen neerzetten. Ze beschreven de werking van het molecuul, citroenzuur, deze week in de online editie van Science.

Nobelprijswinnaar

Jack Szostak kreeg in 2009 de Nobelprijs voor zijn onderzoek op het gebied van menselijke genetica. Sinds een jaar of tien houdt hij zich echter bezig met het door hem opgezette Origines of Life Initiative aan Harvard om te verkennen hoe het leven op aarde is begonnen. Zijn onderzoek richt zich o.a. op de spontane vorming van het celmembraan.

RNA-wereld

In de jaren zestig speculeerden biologen, waaronder dubbele helix-ontdekker Francis Crick, voor het eerst over de dubbele rol van RNA: als opslagmolecuul voor genetische informatie en als katalysator voor chemische reacties. Dat leidde tot de hypothese dat het eerste leven op aarde gebaseerd was op RNA.

Het wordt algemeen aangenomen dat RNA het eerste molecuul was dat zichzelf spontaan kon verdubbelen. Essentieel om het eerste leven op weg te helpen. RNA bevond zich hoogst waarschijnlijk in een blaasje van simpele vetzuren. Dit systeempje zou je kunnen zien als de eerste cel, oftewel een ‘protocel’.

Bij pogingen een protocel te maken stuitten wetenschappers op veel obstakels. Eén daarvan was dat voor de spontane verdubbeling van RNA magnesium-ionen nodig zijn. Normaal zijn enzymen betrokken bij de verdubbeling van DNA en RNA maar ten tijde van de eerste cel bestonden enzymen nog niet. Het probleem was dat magnesium ook aan de vetzuren van het blaasje plakt. Gevolg? De protocellen in het lab stortten in elkaar.

 

_____________________________________________________________________________________

2014

http://sandwalk.blogspot.be/2014/03/bye-bye-rna-world.html

 

___________________________________________________________________________

Missend molecuul

Hoe kon RNA dan de omstandigheden op de jonge aarde overleven als het blaasje kapot gaat? Er moet wat in de oersoep hebben gedreven dat de RNA-protocel in stand hield.

Tijdens hun zoektocht screenden de onderzoekers eerst een rits moleculen die in staat zijn vetzuurblaasjes te beschermen tegen afbraak door magnesium. Dat leverden een paar kandidaten. Maar één molecuul sprong eruit: citroenzuur. Citroenzuur ging namelijk nog een stap verder en liet ook de verdubbeling van RNA efficiënter verlopen.

Citroenzuur in de natuur

“Dit resultaat past heel goed binnen het proces van het stapsgewijs dichterbij brengen van een route hoe een levende cel is ontstaan”, zegt Jan van Hest, hoogleraar aan de Radboud Universiteit Nijmegen. Hij werkt zelf ook aan kunstmatige cellen.

800px-citroenzuurcyclus_met_aconitzuur.svg

In alle organismen wordt energie vrijgemaakt uit koolhydraten, vetten en eiwitten in de citroenzuurcyclus. Wikimedia Commons

“Szostak maakt aannemelijk dat je met simpele bouwstenen een compartiment kunt maken en daarbinnen een cruciaal proces kan laten plaatsvinden. Stabiel en efficiënt, zonder dat het instort.”

Het is niet vreemd dat Szostak met citroenzuur aankomt: het is een veel voorkomend zuur in de natuur. “Het is een bekende binder van metaalionen”, legt van Hest uit. “En het is zeer interessant dat dit systeem de balans behoudt dankzij dit molecuul.”

Volgens Szostak was citroenzuur waarschijnlijk niet in de vereiste hoeveelheid aanwezig op de jonge aarde. Hij denkt dat simpele peptiden – kleine ketens van aminozuren – die zich hetzelfde gedragen als citroenzuur het klusje opknapten. Naar die peptiden gaat hij nu op zoek.

Bronnen:

  • Jack W. Szostak & K. Adamala, Nonenzymatic Template-Directed RNA Synthesis Inside Model Protocells, Science, online 28 november 2013. DOI:10.1126/science.1241888
  • Robert F. Service, The life force, Science, online 28 november 2013.

Nonenzymatic Template-Directed RNA Synthesis Inside Model Protocells

http://www.sciencemag.org/content/342/6162/1098.abstract

http://www.sciencemag.org/content/342/6162/1098.figures-only

http://chinese.eurekalert.org/en/pub_releases/2013-11/aaft-amt112513.php

°

G KORTHOF 

http://korthof.blogspot.be/

Synthese van primitief leven in het lab: RNA + vetzuur + magnesium + citraat

Jack Szostak ©Science

Het is voor het eerst gelukt om RNA-replicatie aan de gang te krijgen binnen in een primitieve cel in het laboratorium. Dit is een belangrijke stap om leven te creëren in het laboratorium en op die manier inzicht te krijgen in het probleem van het ontstaan van het leven op aarde. De resultaten werden afgelopen vrijdag 29 november in Science gepubliceerd.

De meeste Origin of Life onderzoekers werken met de hypothese dat het huidige leven –dat op DNA en eiwit is gebaseerd– voorafgegaan moet zijn door een RNA wereld (‘RNA World‘). Dat is een hypothetische fase in de oorsprong van het leven waar DNA en eiwitten nog geen rol speelden. RNA functioneert daarbij als het ‘erfelijkheidsmolecuul’ in plaats van DNA en tegelijk als enzym in plaats van eiwitten. Het probleem om voldoende lange stabiele RNA moleculen te laten ontstaan en het RNA zichzelf te laten vermenigvuldigen (RNA replicatie) zonder de hulp van enzymen was al eerder opgelost [1]. Magnesium ionen ( Mg2++ ) bleken daarbij cruciaal. Maar dat leverde ook een groot probleem op als je deze processen een in primitieve cel [2] wilde laten verlopen. Het magnesium brak de membraam af. Het leek er dus op dat je óf RNA replicatie kunt hebben buiten een cel, óf niet-replicerend RNA binnen een cel. Het één sloot het ander uit. Nu hebben ze dat dilemma opgelost met citraat [3]. Het citraat beschermde de membraan tegen afbraak door magnesium, maar het magnesium bleef in voldoende mate beschikbaar voor RNA-replicatie. Dus de formule voor een primitieve cel ziet er betrekkelijk simpel uit:

RNA + vetzuur + magnesium + citraat.

Andere onderzoekers zijn het er over eens dat het een belangrijke stap is in de richting van het creeëren van synthetisch leven in het lab.

Wat mij verbaasde als chemisch leek is dat de onderzoekers honderden chemische stoffen moesten testen voordat ze op citraat kwamen (een zeer tijdrovende en frustrerende klus). Ik dacht dat die kennis wel aanwezig was. Maar als dit soort kennis niet aanwezig is, dan is het geen wonder dat men het Origin of Life probleem niet kan oplossen. De stagnatie lijkt dus veroorzaakt te worden door fundamenteel ‘onoplosbare’ chemische problemen. Maar in feite zijn de chemische eigenschappen van moleculen en combinaties daarvan gewoon niet volledig bekend. Maar dan is er reden tot optimisme. Want die kennis is te verwerven door trial-and-error onderzoek en stug volhouden.

Er zijn enige kanttekeningen te maken bij deze resultaten. Szostak zelf merkt op dat citraat niet spontaan gevormd zou kunnen worden op de primitieve aarde [4]. Hij zoekt verder naar een alternatief.

We hebben nu een primitieve cel met RNA die zich onder bepaalde omstandigheden zou kunnen delen met behoud van de RNA polymeren die er in zitten. Dan heb je in principe de basis voor Darwiniaanse evolutie: als er verschil is in efficiëntie waarmee RNA zich repliceert en ‘cellen’ [5]  zich delen, dan zullen de efficiëntere cellen relatief in aantal toenemen ten opzichte van de minder efficiënte. Méér heb je niet nodig voor evolutie. Dan wordt het voor een (evolutie)bioloog ook interessant! Vragen als: wat ‘doet’ die cel nu eigenlijk voor nuttigs? of: is dit wel écht leven? zijn niet relevant. Als er variatie is in efficiëntie en als dat op de één of andere manier overgeërfd kan worden, staat de weg open voor Darwiniaanse evolutie.

Echter, de cruciale vraag lijkt mij deze: draagt RNA in de cel bij aan de efficiëntie van het hele gebeuren? Helpt RNA de celdeling? Pas dan heb je een winnend team van RNA-replicatie en celdeling. Misschien zullen cellen zonder RNA zich net zo goed of zelfs beter delen? Voor zover ik kan zien heb je losse componenten die elkaar niet helpen. De volgorde van het RNA molecuul (sequence) heeft geen enkele betekenis. Immers, de RNA volgorde codeert nergens voor. En dus zal ook de nauwkeurigheid van RNA replicatie geen enkel effect hebben, positief of negatief. In het leven zoals we dat nu kennen speelt de volgorde van het DNA een cruciale, onmisbare rol in het succes van de cel. Maar, er zit geen informatie in het RNA die de primitieve cel zou kunnen helpen om te overleven en zich te vermenigvuldigen.  Het RNA is niets meer en niets minder dan een molecuul met willekeurige volgorde die zichzelf repliceert. Zondermeer een prestatie, maar het helpt niet. Ik weet niet of de chemicus Szostak zich van dit probleem bewust is.

Bronnen

Noten

  1. Enzymen kunnen alleen met behulp van DNA en ingewikkelde machinerie geproduceerd worden. RNA kan zijn eigen vorming katalyseren; RNA-replicatie = een kopie van je zelf maken.
  2. Een primitieve cel met een membraam levert in eerste instantie evenveel problemen als oplossingen op: het moet een lekkende membraam zijn om bouwstoffen naar binnen te laten gaan. De oplossing is de moleculen bij elkaar te houden in een compartiment (‘compartmentalized’) door middel van een afscheiding, een membraan. Als je dat hebt opgelost moet je vervolgens het probleem oplossen hoe je zo’n primitieve cel kunt laten delen waarbij de inhoud gelijk verdeeld wordt over de dochtercellen.
  3. citrate: een stofje dat in buffer oplossingen wordt gebruikt en een rol speelt in metabolisme.
  4. En ik als chemisch leek zou daar aan toevoegen: er zitten 7 zuurstof atomen in citraat en er was niet veel zuurstof aanwezig op de primitieve aarde toen er nog geen zuurstof in grote hoeveelheden door fotosynthese geproduceerd werd.

http://korthof.blogspot.be/

12 december 2013

Het ontstaan van het leven en de zin van het leven

In mijn vorige blog rapporteerde ik over het spannende onderzoek van Nobelprijswinaar Jack Szostak. Hij was er voor het eerst in geslaagd een werkende primitieve cel ‘te maken’ met daarin RNA moleculen die zichzelf kunnen kopieren. Dat laatste, RNA moleculen die zichzelf kopieren binnen een cel, was nieuw. Op zich was het al eerder gelukt om RNA zichzelf te laten kopieren zonder hulp van enzymen in een reageerbuis, en was het gelukt om uit vetzuren een cel te laten maken, maar de combinatie van die twee (RNA dat zichzelf copieert binnen een cel) was nog niet gelukt. Nu dus wel.Ik beschreef ‘het voordeel’ dat RNA had om in een cel te zitten, maar merkte dat Szostak niet vermeldde wat ‘het voordeel’ van een primitieve cel was om zelfkopierend RNA mee te dragen (‘voordeel’ in overdrachtelijke zin). Een paar dagen later ontdekte ik een publicatie van Szostak uit 2012 waarin hij beschrijft dat RNA de aanmaak van componenten van de membraan kan katalyseren. Kijk! Dat is interessant! Szostak had ook over ‘het probleem’ nagedacht, maar had het niet in zijn Science publicatie beschreven.Dus, wat is het resultaat? We hebben nu ‘een systeem’ met 2 hoofdcomponenten: 1) een simpel membraan en 2) een zichzelf copierend RNA molecuul. Plus uiteraard een aantal ‘hulpstoffen’ (magnesium, citraat, …). Het mooie van dit systeem is dat de twee hoofdcomponenten elkaar positief beinvloeden. Een symbiose: beide partijen ‘profiteren’ van de samenwerking. Dus, als dit soort systemen ontstaan, dan is de kans kleiner dat ze het volgende moment weer uit elkaar vallen. Immers, ze bevorderen elkaars synthese. Ze houden elkaar in stand. Zo’n systeem is niet onverwoestbaar, maar is stabieler dan een systeem waarbij de componenten elkaar niet in standhouden en als los zand aan elkaar hangen. De gemiddelde levensduur van zo’n symbiotische combinatie zal groter zijn.Nog anders gezegd: als er een onderdeel van een systeem is dat niet bijdraagt aan het voortbestaan van het geheel, dan kan het gemist worden. En als die component door toeval zou verdwijnen, zou het systeem gewoon blijven voortbestaan. Het is tenslotte een niet essentiele component. Zo blijven er hoofdzakelijk systemen over die alleen noodzakelijke componenten bevatten.Dat is al een belangrijk inzicht, maar er komt nog iets bij. Beide hoofdcomponenten kunnen zichzelf kopieren. Het RNA kopieert zichzelf, het produceert een replica van zichzelf en de primitieve cel kan door insnoering zichzelf opsplitsen in 2 delen. De cel heeft gedeeld.
Szostak proto-cel die spontaan aan het delen is.
langgerekte vormen in de cel zijn RNA moleculen
(capture uit animatie) ©Exploring Life’s Origin
Wat is het ‘nut’ hiervan? (nut: metaforisch gesproken). Dit: mocht één van de twee cellen (met inhoud) beschadigd raken en uitéénvallen, dan heb je de ander nog. Hetzelfde geldt voor RNA: mocht één RNA molecuul uiteenvallen dat heb je de kopie nog. Daarmee kan het proces zich herhalen. Daarmee is het niet ‘einde verhaal’. Daarmee is het eerste leven niet onmiddellijk uitgestorven. Dit alles is conceptueel veel belangrijker dan technische details over Mg2+ en citraat.
Tibor Ganti:
The Principles of Life
Dit conceptueel inzicht had ik niet van mezelf. Ik had het gevonden bij Tibor Gánti: The Principles of Life, dat ik 10 jaar geleden gelezen heb en waarvan ik zeer onder de indruk was (en nog steeds ben). Gánti definieerde ‘leven’ als een 3 componenten systeem: 1) een chemische subsysteem dat voor energie zorgt (metabolisme), 2) een chemisch informatiedragend subsysteem (erfelijkheidsmolecuul) en 3) een chemische membraan subsysteem. Twee subsystemen zijn makkelijk te herkennen in het Szostak systeem: de membraan en RNA als informatiedrager. Gánti had al beschreven dat de subsystemen elkaar ‘in leven moesten houden’. Dat is prachtig herkenbaar in de overwegingen die Szostak had bij het ontwerpen van zijn protocel. Ik weet niet of Szostak Gánti gelezen heeft, maar het kan haast niet anders. Of hij was slim genoeg om het onafhankelijk te bedenken.Nu was ik indertijd tegen een probleempje aangelopen bij het Gánti model van het leven: de eerste informatiedrager en erfelijkheidsmolecuul kán niet DNA zijn geweest. Gánti wist dat, want hij had DNA niet gespecificeerd als informatiedrager. Dat kon hij ook moeilijk doen want zijn systeem was enzym-vrij, en voor de synthese van enzymen heb je DNA nodig. Het kan dan ook niet anders dan dat het vroegste informatiesysteem RNA geweest moet zijn. Een andere informatie drager kennen we niet. Inderdaad, Gánti bleek in latere edities van zijn boek een RNA-world in gedachten te hebben.Ik heb de verbeterde versie van dit vervolg blog over Szostak (exclusief het stukje over Gánti) aangeboden aan Pandas Thumb (zeer bekend en gezaghebbend blog ter bestrijding van creationisme in de USA). Het is geaccepteerd en zal vandaag of morgen verschijnen. Daar ben ik blij mee. Ik had me verbaasd over het feit dat de bloggers van Pandas Thumb het hele Szostak artikel over het hoofd hadden gezien. Dat wordt nu rechtgezet. Ben benieuwd naar de reacties.Filosofisch naschrift:
Wat is de zin van het leven?Een bioloog mag die vraag niet stellen. Maar een filosoof wel. Als we bij het begin beginnen: het begin van het leven is een simpele vetzuur-membraan met daarin relatief kort, zelf-replicerend RNA. Wat is de zin daarvan? zou een hypothetische toeschouwer in die tijd gevraagd kunnen hebben. Het zijn systemen die stabieler zijn dan andere en daardoor blijven bestaan. En nakomelingen achterlaten. Maar waarom zou ‘je’ dat willen? Die primitieve systemen willen helemaal niets. Het leven is begonnen met moleculen en cellen die helemaal niets konden willen. Het lijkt alsof ze willen voortbestaan en zich willen voortplanten. Wij zijn uiteindelijk het gevolg daarvan. Wij stellen de vraag naar de zin van het leven. Een onbeantwoordbare vraag, wat mij betreft. Ik vind de vraag naar waar we vandaan komen vele malen fascinerender. Voldoende fascinerend voor een heel mensenleven. Je moet er toch niet aan denken dat je een heel leven geleefd hebt zonder die vraag te stellen? Dat zou pas een zinloos leven zijn!

Vorige blogs:

New origin of life model fatally requires a nonrandom protein, 24 dec 2012

update 2 dec 21:30 : tekst iets verbeterd

Kennislinks 

1 januari 2002 · door Lennart de Nooijer
°2014 
°

Organische moleculen ontstaan spontaan in oeroceaan

AP

ma 28/04/2014 – Luc De Roy
Britse wetenschappers zijn een stapje dichter gekomen bij het oplossen van het raadsel van het ontstaan van het leven. Ze reconstrueerden de samenstelling van de oeroceaan van vier miljard jaar geleden en stelden vast dat er spontaan chemische reacties plaatsvonden die moderne cellen gebruiken om cruciale moleculen voor de stofwisseling te maken.

Zo’n vier miljard jaar geleden ontstond het leven op aarde in de ijzerrijke oceanen die de planeet domineerden. Voor geleerden is het open vraag wanneer en hoe het metabolisme van de cellen, hun stofwisseling, het netwerk van de chemische reacties die nodig zijn om de bouwstenen van het leven, nucleïnezuren, aminozuren en lipiden, te maken, op het toneel verschenen zijn.

Tot nu werd gedacht dat deze reacties in moderne cellen gebeurden door metabolische enzymen, zeer complexe moleculaire machines die in de loop van de evolutie ontstaan zijn.

Oeroceaan

Wetenschappers van de universiteit van Cambridge analyseerden sedimenten uit de vroege zeeën en kwamen tot de vaststelling dat oplosbare vormen van ijzer bij de meest voorkomende molecules waren in de oceanen voor er leven was. De wetenschappers reconstrueerden de primitieve zee en ze verwarmden dat mengsel tot hoge temperaturen, tussen 50 en 90 graden Celsius, een temperatuur waarop de conventionele proteïne-enzymen niet functioneren. Dat zijn wel de omstandigheden die men kan verwachten in de buurt van een hydrothermale bron of een onderwater vulkaan.

De chemische producten die gevormd werden, werden van elkaar gescheiden en geanalyseerd door middel van vloeistofchromatografie-massaspectografie.

IJzer als katalysator

Een aantal van de geobserveerde reacties zouden ook in water kunnen plaatsvinden, maar ze werden versneld door de aanwezigheid van metalen die werkten als katalysatoren.

“In de aanwezigheid van ijzer en andere verbindingen die in de oceanische sedimenten gevonden werden, werden 29 chemische reacties geobserveerd die geleken op die van de stofwisseling, waaronder reacties die een aantal van de chemische stoffen opleveren die essentieel zijn voor de stofwisseling, zoals bijvoorbeeld voorlopers van de bouwstenen van proteïnen of RNA”, zei doctor Markus Ralser, groepsleider aan de afdeling biochemie aan de universiteit van Cambridge. “Deze resultaten tonen dat de basisbouwstenen van het moderne metabolisch netwerk kunnen ontstaan zijn vanuit de chemische en fysieke beperkingen die bestonden op aarde voor er leven was.”

Metabolisme eerst

De chemische reacties die geobserveerd werden, vonden plaats in afwezigheid van enzymen, maar ze werden mogelijk gemaakt door de chemische moleculen in de oeroceaan. Het vinden van een reeks van reacties die lijken op de “kern van het metabolisme van de cel”, laat veronderstellen dat het metabolisme voorafgaat aan het ontstaan van het leven. Dat betekent dat, alvast in het begin, het metabolisme niet gevormd is door de evolutie, maar door moleculen zoals RNA, die ontstaan zijn vanuit de chemische omstandigheden in de vroegste oceanen.

“Onze resultaten tonen aan dat de omstandigheden en de moleculen in de oude oceanen van de aarde de omzetting van stofwisselingsproducten hielpen en versnelden, stofwisselingsproducten die in moderne organismen zorgen voor de glycolyse en de pentosefosfaatcascade, twee van de essentiële en meest centrale reactiecascades uit de stofwisseling”, zei Rasler.

“In onze gereconstrueerde versie van de oeroceaan waren deze metabolische reacties zeer gevoelig aan de aanwezigheid van ijzer dat hielp als katalysator bij vele van de chemische reacties die we geobserveerd hebben.”

Het ontdekken van een van de stofwisselingsproducten, ribose 5-fosfaat, bij de producten die gevormd werden, is van bijzonder belang. De beschikbaarheid ervan betekent dat de voorlopers van RNA in theorie tot het ontstaan kunnen leiden van RNA-moleculen, die informatie coderen, als katalysator werken bij chemische reacties en in staat zijn tot replicatie.

Of en hoe de eerste enzymen de reacties met metaal als katalysator die de onderzoekers beschrijven, overgenomen hebben, moet nog worden uitgemaakt.

De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in Molecular Systems Biology en ze worden beschreven op de website van de European Molecular Biology Organization.

http://www.deredactie.be/cm/vrtnieuws/wetenschap/1.1952741

Complexe organische moleculen gevonden in de ruimte

Wetenschappers hebben diep in de ruimte complexe organische moleculen gevonden, het begin van al het leven op aarde.

27 september 2014

Amerikaanse en Duitse astronomen onderzochten de samenstelling van een gaswolk waarin stervorming plaatsvond.

De gaswolk Sagittarius B2, op een afstand van 27.000 lichtjaar van de aarde, bleek moleculen te bevatten die nooit eerder zo diep in de ruimte waren aangetroffen.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_B2

Colour-composite image of the Galactic Centre and Sagittarius B2 from the European Southern Observatory. Sagittarius B2 is a vast cloud of interstellar particles including alcohol in the form of methanol, ethanol, and vinyl ethanol.

Afbeeldingen van Sagittarius B2,

 

 

 

 

In de gaswolk vonden de astronomen isopropyl cyanide, een molecuul met een vertakte koolstofketen. Wetenschappers zijn geïnteresseerd in dergelijke moleculen, omdat al het leven op aarde afhankelijk is van moleculen met vertakte koolstofketens. Tot nu werden er alleen onvertakte koolstofmoleculen gevonden.

De vondst kan erop duiden dat de bouwstenen van leven in groten getale aanwezig zijn in de ruimte, een belangrijke ontdekking in de zoektocht naar buitenaards leven.

Aminozuren

Al het leven zoals wij het op aarde kennen is afhankelijk van eiwitten, die opgebouwd zijn uit aminozuren. Wetenschappers die zoeken naar buitenaards leven hopen deze complexe organische moleculen aan te treffen in stervormende gaswolken, want waar de bouwstenen van leven worden gevormd, ontstaat mogelijk ook leven.

De astronomen ontdekten de isopropyl cyanide-moleculen door te kijken naar het licht dat uit de gaswolk kwam. De waargenomen golflengtes geven informatie over de samenstelling van de gaswolk.

De vondst is vrijdag gepubliceerd in Science.

Door: NU.nl/Emma van der Wateren

 

  • Astronomie
  • °

    LINKS 

     

    http://www.livescience.com/13363-7-theories-origin-life.html

    Panspermia

    panspermia

    Credit: © Mark Rasmussen | Dreamstime.com

    Perhaps life did not begin on Earth at all, but was brought here from elsewhere in space, a notion known as panspermia. For instance, rocks regularly get blasted off Mars by cosmic impacts, and a number of Martian meteorites have been found on Earth that some researchers have controversially suggested brought microbes over here, potentially making us all Martians originally. Other scientists have even suggested that life might have hitchhiked on comets from other star systems. However, even if this concept were true, the question of how life began on Earth would then only change to how life began elsewhere in space.

     

     

    Simple Beginnings

    simple beginnings 070725_ria_dna_ff

    Instead of developing from complex molecules such as RNA, life might have begun with smaller molecules interacting with each other in cycles of reactions. These might have been contained in simple capsules akin to cell membranes, and over time more complex molecules that performed these reactions better than the smaller ones could have evolved, scenarios dubbed “metabolism-first” models, as opposed to the “gene-first” model of the “RNA world” hypothesis.

     

    RNA World

     

    Nowadays DNA needs proteins in order to form, and proteins require DNA to form, so how could these have formed without each other? The answer may be RNA, which can store information like DNA, serve as an enzyme like proteins, and help create both DNA and proteins. Later DNA and proteins succeeded this “RNA world,” because they are more efficient. RNA still exists and performs several functions in organisms, including acting as an on-off switch for some genes. The question still remains how RNA got here in the first place. And while some scientists think the molecule could have spontaneously arisen on Earth, others say that was very unlikely to have happened.

    Other nucleic acids other than RNA have been suggested as well, such as the more esoteric PNA or TNA.

     

    Chilly Start

    greenland  glacier

    Credit: Eric Rignot, NASA JPL

    Ice might have covered the oceans 3 billion years ago, as the sun was about a third less luminous than it is now. This layer of ice, possibly hundreds of feet thick, might have protected fragile organic compounds in the water below from ultraviolet light and destruction from cosmic impacts. The cold might have also helped these molecules to survive longer, allowing key reactions to happen.

     

     

    Deep-Sea Vents

    deep sea vents

    deep sea vents

    Credit: MARUM

    The deep-sea vent theory suggests that life may have begun atsubmarine hydrothermal vents, spewing key hydrogen-rich molecules. Their rocky nooks could then have concentrated these molecules together and provided mineral catalysts for critical reactions. Even now, these vents, rich in chemical and thermal energy, sustain vibrant ecosystems.

    Community Clay

     

    community clay

    community clay

    Credit: Chemistry

    The first molecules of life might have met on clay, according to an idea elaborated by organic chemist Alexander Graham Cairns-Smith at the University of Glasgow in Scotland. These surfaces might not only have concentrated these organic compounds together, but also helped organize them into patterns much like our genes do now.

    The main role of DNA is to store information on how other molecules should be arranged. Genetic sequences in DNA are essentially instructions on how amino acids should be arranged in proteins. Cairns-Smith suggests that mineral crystals in clay could have arranged organic molecules into organized patterns. After a while, organic molecules took over this job and organized themselves.

     

    Electric Spark

    lightning_02

    Credit: stock.xchng

    Electric sparks can generate amino acids and sugars from an atmosphere loaded with water, methane, ammonia and hydrogen, as was shown in the famous Miller-Urey experiment reported in 1953, suggesting that lightning might have helped create the key building blocks of life on Earth in its early days. Over millions of years, larger and more complex molecules could form. Although research since then has revealed the early atmosphere of Earth was actually hydrogen-poor, scientists have suggested that volcanic clouds in the early atmospheremight have held methane, ammonia and hydrogen and been filled with lightning as well.

     

     

    http://physicsforme.com/2011/09/13/making-matter-come-alive/
    http://physicsforme.com/2011/08/15/first-life-the-search-for-the-first-replicator/
    http://physicsforme.com/2012/05/07/the-single-theory-that-could-explain-emergence/

    http://www.livescience.com/25453-life-origin-reframed.html

    information theory and the origin of life

     

     

     

     

    °
    January 22, 2014
    ( article was revised on January 22, 2014, to reflect that Ilya Prigogine won the Nobel Prize in chemistry, not physics.)

    In case readers are interested in more details, here is a link to a video-recorded lecture that I gave in Stockholm in September 2014 on the research referred to in this article:

    https://www.youtube.com/watch?v=e91D5UAz-f4

    Jeremy England

     

     

    °

     

    http://ascendenza.wordpress.com/2014/10/21/de-proto-rna-wereld/

    De proto-RNA wereld

    De hypothesen over de oorsprong van leven lopen nog steeds uiteen. Ook de omstandigheden waaronder het leven zich ontwikkeld zou hebben kent vele versies. De bekendste zijn de primordiale soep en de alkaline hydrothermale bronnen op de oceaanbodem. Deze laatste heeft tegenwoordig een grote voorkeur, onder andere omdat de hete bronnen schoorstenen vormen van poreus materiaal waarin de eerste cellen gevormd en genesteld zouden kunnen zijn geweest. Bovendien bestaat daar een verschil in pH tussen de binnen- en buitenwand van de schoorsteen, waardoor er een stroom aan protonen beschikbaar was als energiebron voor dit eerste leven.

    De protocellen moeten ook DNA of RNA opgebouwd hebben. Men gaat er van uit dat er eerst RNA ontstond en spreekt dan van de RNA-wereld. RNA is niet alleen een eenvoudiger molecuul dan DNA, het heeft ook de mogelijkheid tot auto-replicatie via de ribozymen. Patrick Forterre lanceerde de hypothese dat retrovirussen vervolgens dit inmiddels cellulaire RNA omzetten in DNA, dat veel stabieler is en als informatieopslag dient.

    2,4,6-Triaminopyrimidine

    Maar hoe werd het eerste RNA gevormd. Tot nu toe hielden veel onderzoekers zich bezig met hoe de verschillende

    cyaanzuur

    ‘onderdelen’ zich kunnen vormen en hoe daaruit het RNA kan ontstaan. Hoe komen het ribose en de base tot een nucleoside en met fosfaat tot een nucleotide? Dit onderzoek is al vele decennia bezig, maar werpt niet veel vruchten af. Nicholas Hud zoekt momenteel naar een heel andere oorsprong. Hij heeft bepaalde moleculen bij elkaar geplaatst en zag dat deze ook polymeren konden vormen. Deze reactie verloopt geheel spontaan. Hij liet zien dat een licht gewijzigde vorm triaminopyrimidine (TAP) en cyanuurzuur (CA) vanzelf assembleren en daarmee op de klassieke basenparen lijken. Ze vormen dan hexameren die zich opstapelen en lange polymeren vormen. Ze toonden ook aan dat TAP heel eenvoudig een binding aangaat met ribose, en zodoende spontaan nucleosiden vormt. Zodra daaraan CA toegevoegd werd ontstonden er lange polymeren, de lengte van genen (meerdere duizenden basenparen).

    TARC CA

    Deze studie laat zien dat het in principe relatief eenvoudig kan zijn een voorloper van RNA te creëren. Of de evenementen zich werkelijk zo en met deze ingrediënten hebben voorgedaan blijft ook voor de auteurs de vraag. Het is echter van belang op te merken dat er nu een verschuiving is ontstaan in het hele concept van de RNA-world. De vraag is nu niet meer hoe de verschillende onderdelen (ribose, fosfaat en base) een nucleotide konden vormen en vervolgens een RNA-streng, maar hoe een voorloper van een auto-replicerend polymeer vorm kon geven aan een polymeer van RNA. Dit betekent een heel andere manier van denken en experimenteren en Nicholas Hud heeft daarmee een verandering in het concept van de RNA-wereld gecreëerd. In zijn concept lijkt er sprake te zijn van een ware evolutie van polymeren, met als eindpunt RNA en niet een recht-toe-recht-aan chemische reactie van de bouwstenen van een nucleotide en de polymerisatie daarvan tot RNA.

    protoRNA-evolution_web

    Het ging wellicht om een primordiale melange aan moleculen, waar de meest stabielste en efficiëntste replicatoren de boventoon gingen voeren. Als de polymeren van Hud inderdaad zo eenvoudig tot stand komen, kunnen deze deel uitgemaakt hebben van een verscheidenheid aan polymeren, waaruit de ‘beste’ overbleven. Er zijn momenteel veel hoeken van waaruit het ontstaan van de eerste replicatoren bekeken wordt. Zo is er bijvoorbeeld het werk van Jeremy England dat berekent hoe alle replicatoren (al het leven) energie vrijgeven gedurende de replicatie en daarmee aan de Tweede wet van de thermodynamica gehoorzamen, of dat van Addy Pross (zie ook blog van Gert Korthof), die spreekt van dynamic kinetic stability (DKS) in contrast met de Tweede wet van de thermodynamica. Recente ontwikkelingen zijn er ook met in silico experimenten, waarbij strings binnen een binair polymeer model na verschillende replicatie-cyclussen voortdurend dezelfde combinaties opleveren, alsof er een interne selectie plaatsvindt. Al dit onderzoek staat in de kinderschoenen, maar het belooft heel wat en er zullen nog meerdere blogs op volgen.

    Uit: Chemists Seek Possible Precursor to RNA by Emily Singer in Quantum Magazine

    C. Chen, B. J. Cafferty, I. Mamajanov, I. Gállego , J. R. Krishnamurthy, and N. V. Hud. Spontaneous Prebiotic Formation of a β-Ribofuranoside That Self-Assembles with a Complementary Heterocycle. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (15), pp 5640–5646 DOI: 10.1021/ja410124v

    Met dank aan Harry Pinxteren, Gert Korthof en Rob van der Vlugt voor de discussies, boeken en artikelen

    , , , ,, , , , , , ,

     

    REACTIES : 

    Rob van der Vlugt oktober 21, 2014

    > Marleen

    Het lijkt er dus sterk op dat ‘dode’ stoffen tot zelfreplicatie in staat zijn. Zelf lijk je hierboven replicatie en ‘het leven’ zelfs gelijk te stellen.

    Betekent dit dat er in jouw ogen simpelweg sprake is van een geleidelijke overgang van dood spul naar levend spul en dat we de Spark of Life naar de prullenmand mogen verwijzen ?

    Marleen oktober 21, 2014 

    >Rob,

     

    Ik ben bang dat we dan wederom in de discussie van de definitie van leven terecht komen. Dat mag natuurlijk best. Een aantal blogs geleden hadden we het er met Gert over of virussen (een klompje RNA of DNA met een eiwitcapside eromheen) nu wel of niet als levend beschouwd moesten worden. De conclusie was dat, omdat ze een cyclus hebben waarbij ze als virion in de cel leven, wel tot leven gerekend zouden moeten worden.

    Het gelijkstellen van leven en replicatie komt voort uit het onderscheid dat Jeremy England maakt, waarbij alles dat repliceert (dus ook organismen) energie vrijgeeft en dus aan de wetten van de fysica beantwoordt. Het is me nog niet helemaal duidelijk hoe dit te rijmen is met de lage entropie die het leven in stand houdt.

    Replicatie van polymeren zoals RNA is niet gelijk te stellen aan leven, maar RNA mét een eiwitmantel, volgens Forterre wel.                                                                                                                                            De overgang zit daar ergens, maar geleidelijk is die zeker, dus inderdaad, geen Spark of Life meer.

    0