Onderzoekers ontdekten een eiwitmolecuul dat wellicht een grote rol heeft gespeeld bij de overgang van niet-levende materie naar leven op aarde.

Hoe is het leven op aarde ontstaan? Het antwoord op deze primaire vraag zou een van de meest belangrijke doorbraken kunnen zijn in de wetenschappelijke geschiedenis. Bovendien zou het ons kunnen helpen bij de zoektocht naar leven op andere planeten. Onderzoekers van de Rutgers University en het City College of New York denken nu een deel van de puzzel te hebben opgelost. Zij vonden namelijk een stukje eiwit dat vermoedelijk het leven op aarde heeft opgestart.

Lees ook:

• Mini-laserapparaat kan leven vinden op andere planeten
• ‘Leven ontstond aan de rand van waterdruppels’
• Asteroïde bevat ‘bouwstenen van het leven’

‘Pionierspeptiden’

Het algemene idee is dat er ergens tussen de 3,5 en 3,8 miljard jaar geleden op aarde een omslagpunt is geweest van niet-levende moleculen naar levende, biologische systemen. Er is toen iets veranderd waardoor leven kon ontstaan uit niet-levende materie. De onderzoekers van deze studie denken dat een paar kleine voorlopereiwitten verantwoordelijk zijn geweest voor deze verandering. Deze kleine stukjes eiwit, peptiden genaamd, zouden betrokken zijn bij de eerste energieopwekkende chemische reacties die leven mogelijk konden maken. “En we denken dat we een van deze ‘pionierspeptiden’ hebben gevonden”, zegt Vikas Nanda, auteur van de studie. De onderzoekers voerden het onderzoek uit als onderdeel van het ENIGMA-team (Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors), dat valt onder het Astrobiology Program van NASA.

In hun zoektocht naar die peptiden hield het team rekening met twee eigenschappen. Ten eerste moest het stukje eiwit zo actief zijn geweest dat het energie van de omgeving kon opnemen om een biochemisch proces aan te drijven. Tegelijkertijd moest het zo simpel zijn geweest dat het spontaan samengesteld kon worden in de prebiotische soep. Om de juiste peptide te vinden, brak het team moderne metabolische eiwitten af tot hun simpelste structuur.

Alle hokjes afgevinkt

Na vele pogingen vonden de onderzoekers een veelbelovend molecuul: een peptide dat uit maar dertien aminozuren bestaat. Vanwege de twee belangrijke nikkelionen aan zijn ruggengraat (backbone) hebben ze hem de bijnaam ‘Nickelback’ gegeven.

Volgens het team bleek Nickelback – dus niet de Canadese rockband, maar de peptide – alle hokjes af te vinken. Hij heeft een simpele structuur en daarnaast was nikkel een veelvoorkomend metaal in de vroege oceanen. Ook is het molecuul chemisch erg actief: de nikkelatomen kunnen de productie van waterstofgas versnellen. Waterstof was ook veelvoorkomend in de begintijd van de aarde en zou een belangrijke energiebron zijn geweest voor metabolische processen.  

Buitenaards leven?

Nickelback hoeft niet direct verantwoordelijk te zijn voor al het leven op aarde. Maar deze ontdekking zou ons kunnen helpen bij het begrijpen van het ontstaan van het leven. Bovendien draagt deze studie volgens de onderzoekers bij aan nieuwe biohandtekeningen (tekenen van leven) die astronomen kunnen gebruiken om leven op planeten bij andere sterren te vinden. Over dat laatste is planetair wetenschapper Daphne Stam van de TU Delft sceptisch. In het onderzoek mist ze namelijk een beschrijving van hoe je deze peptiden op planeten op afstanden van vele lichtjaren zou kunnen ontdekken.

Volgens Stam zouden er enorm veel van de peptiden nodig zijn om een meetbaar signaal te krijgen. “Bovendien wordt gedacht dat het leven op aarde in de oceanen ontstond”, zegt ze. “Dat zou de detectie van de stukjes eiwit helemaal onmogelijk maken.” En zelfs als deze peptiden in een dikke laag op het oppervlak zouden liggen, dan is er nog een atmosfeer waar we doorheen moeten kijken. “Dus hoewel het een erg interessante ontdekking is, gaan deze peptiden zelf volgens mij niet direct bijdragen aan het ontdekken van leven.” 

Update 16 maart 2023: Dit artikel is verder uitgebreid met citaten van planetair wetenschapper Daphne Stam (TU Delft).

Bronnen: Science Advances, New Atlas, Rutgers

Beeld: Nanda Laboratory

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!