Inhoud
- Sputum generatie
- De ontdekking van DNA
- De kip of het ei?
- Miller en Urey
- Een wereld van RNA
- Andere hypothese
De spontane creatie van leven door natuurlijke middelen is iets dat van belang is geweest sinds de tijd van Aristoteles. Naarmate ons begrip van genetisch materiaal volwassener en verfijnder is geworden, zijn problemen verstard op een manier die zich leent voor een oplossing. Recent zijn ook nieuwe theorieën over de oorsprong van het leven naar voren gekomen.
Sputum generatie
Gedurende een groot deel van de geschiedenis van de spontane generatie, richtten opmerkelijke vragenstellers zich niet zozeer op de oorsprong van het leven (dat, voor velen, aan een godheid werd overgelaten), maar ook op de kwestie van het zich willekeurig voordoen, volledig gevormd uit levenloze materie. Francesco Redi belasteerde het idee al in de 17e eeuw, maar het duurde tot de Franse chemicus Louis Pasteur in 1859 de dodendoos luidde. Pasteur kookte vlees in een kolf (omdat het leven werd verondersteld afkomstig te zijn van rot vlees), verwarmde zijn keel om het flexibel te maken en vouwde het in een S-vorm. Het idee was dat de lucht eruit kon komen, maar micro-organismen kon niet binnengaan, want ze zouden in de keel van de fles zitten. Hij ontdekte dat er geen organisme spontaan werd gecreëerd. In plaats daarvan kwamen ze alleen binnen toen Pasteur zijn nek rechtte, waardoor hij kon passeren.
De ontdekking van DNA
Gregor Mendel had al in 1868 belangrijke voordelen verworven ten aanzien van de erfenis, maar zijn wetenschappelijke ideeën waren op dit moment niet echt gesynthetiseerd met de heersende opvattingen in de evolutie en met name Darwins theorie van natuurlijke selectie. Mendel's ideeën hadden een wedergeboorte in de 20e eeuw, omdat de effectiviteit ervan vooruitkijkend bleek te zijn. In de eerste helft van de 20e eeuw begonnen onderzoekers zich te gaan slijpen boven DNA, in plaats van eiwitten, zoals de eenheid van overerving en replicatie.Grote vorderingen in 1953 gemaakt door James Watson, Francis Crick en Rosalind Franklin met betrekking tot de structuur van DNA hebben uiteindelijk duidelijk gemaakt hoe het heeft bijgedragen aan de erfenis.
De kip of het ei?
Deze bevindingen leidden tot een klassieke puzzel: DNA bestaat uit twee met elkaar verweven stroken en vier paar basismoleculen die op traptreden lijken. Deze basenparen zijn adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). "A" verbindt altijd met "T" en "C" verbindt altijd met "G". Elke drie baseparen wordt de triplet genoemd, die codeert voor elk van de 20 aminozuren. Wanneer deze aminozuren in de sequentie worden gebracht en aan elkaar worden gekoppeld, vormen ze de complexe eiwitten. Het probleem is echter dat eiwitten de functies van de cel vergemakkelijken, zodat in het moderne leven zowel DNA als eiwitten tegelijkertijd moeten bestaan. Er zijn nog steeds enkele onconventionele ideeën nodig om dit probleem te voorkomen
Miller en Urey
Op hetzelfde moment dat de DNA-structuur werd ontdekt, voerden Stanley Miller en Harold Urey een experiment uit dat was ontworpen om de primitieve atmosfeer van de aarde te simuleren, waarin een grote hoeveelheid kooldioxide en stikstof aanwezig was. Ze ontdekten dat onder de juiste omstandigheden koolstof zich begon te vormen in complexere organische verbindingen, waaronder de meeste noodzakelijke aminozuren en sommige suikers en lipiden. Deze ervaringen zijn meestal eenvoudig. Het is echter heel moeilijk om de meeste beginvoorwaarden voor het leven bij elkaar te brengen. Alle levende dingen van vandaag hebben miljarden jaren van daaropvolgende evolutie doorgemaakt (hoewel veel celtypen, zoals prokaryoten, geen endemische organellen hebben in hun complexere vormen), en er zijn dus heel weinig aanwijzingen uit het begin van de tijd die ons konden vertellen zoals het begin van het leven was.
Een wereld van RNA
In 1980 begon de globale RNA-hypothese aan kracht te winnen. Hij is de bemiddelaar tussen het DNA dat hij kopieert en de eiwitten die hij vertaalt. RNA kan ook informatie opslaan, zoals DNA, en functies uitvoeren die op eiwitten lijken. Er wordt verondersteld dat het primitieve leven RNA gebruikte tot het DNA evolueerde. In 2009 werd een belangrijk experiment uitgevoerd dat de RNA-vorming heeft helpen verklaren. Het heeft, net als DNA, geweven draden gemaakt van suiker die binden aan fosfaten. De strengen binden aan stikstofhoudende basenparen. Het was nogal moeilijk om het RNA te 'ontwikkelen' uit eenvoudigere macromoleculen, maar wat het experiment deed, was de suikerdraden te verenigen met de stikstofhoudende basen door een andere tussenliggende route. In feite kan RNA op natuurlijke wijze worden geconstrueerd.
Andere hypothese
Er is ook een wereldwijde hypothese van PNA, die stelt dat peptidenucleïnezuren de informatie ooit in het primitieve leven hebben genomen in plaats van RNA of DNA. Vergelijkbare hypothesen zijn gepostuleerd voor TNA (schildklier nucleïnezuur) en GNA (glycol nucleïnezuur). De globale iron-sulfur-hypothese zegt dat metabole processen vóór genetisch materiaal kwamen en dat hun aanhoudende productie van energie uiteindelijk genen katalyseerde. Er is ook gepostuleerd dat dit ooit een interstellaire oorsprong zou kunnen zijn - het is een hypothese dat de bouwstenen van het leven hier werden uitgevoerd door meteoren.