Nieuw imago van de scheikunde: Het Ontstaan van Het Leven

Om duidelijk te maken waarom een vakgebied belangrijk is, is het behulpzaam om een “Het Belangrijkste Onopgeloste Probleem” en een “Het Belangrijkste Opgeloste Probleem” te hebben. Die problemen zouden voor iedereen te begrijpen moeten zijn. Ik denk dat het Belangrijkste Onopgeloste in de natuurkunde The Big Bang is (wat gebeurde er de eerste seconde in het heelal?); het Belangrijkste Opgeloste in de biologie is The Origin of Species (hoe differentiëren soorten zich?) en de wiskundigen hebben de priemgetallen.

Het ultieme toonbeeld van de chemie van tegenwoordig is het periodiek systeem der elementen. Je zou kunnen zeggen dat dit het Belangrijkste Opgeloste probleem is. Iedere rechtgeaarde chemicus voelt zich min of meer aangetrokken tot de elementen en het is het ultieme overzicht van de chemie. Maar dat is maar lastig te begrijpen voor niet-chemici. De man op de straat heeft natuurlijk helemaal niks te maken met zuivere elementen. Hoe vaak worden de begrippen ‘lucht’ en ‘zuurstof’ wel niet door elkaar gehaald? En wie weet nou de voordelen van van een periodiek systeem in deze vorm op te noemen, boven andere soorten systemen?

Als Ultiem Probleem zou ik graag het volgende willen promoten: het ontstaan van het leven.

Een van de beroemdere pogingen om te begrijpen waar het ontstaan van het leven om draait, is het Urey–Miller experiment. Daarin is gekeken of de bouwstenen die nodig zijn voor leven, spontaan kunnen ontstaan bij bepaalde omstandigheden (zoals luchtvochtigheid, zuurgraad, etc.). Urey en Miller verwarmden water, methaan, ammonia en waterstofgas in een gesloten systeem, leidden dat door een buizensysteempje, lieten bliksem (stroomschokjes) door het gasmengsel en lieten dat weer neerslaan. Na een week werd de “oersoep” bekeken en er werden onder andere aminozuren, suikers, bouwstenen voor nucleïnezuren (DNA en RNA) en glycerine gevonden. Een her-analyse van hun bevindingen in 2008 toonde aan dat ze 22 verschillende aminozuren hebben geproduceerd. Met een vrij simpele scheikundige opstelling zijn de bouwstenen voor leven gemaakt.

Terug naar de Ultieme Vragen. Wat de precieze omstandigheden waren, toen leven ontstond, is natuurlijk praktisch niet te achterhalen. Maar wat wel te achterhalen is, zijn alle mechanismen die nodig zijn om leven te maken. Om aminozuren en suikers te maken uit water, methaan en ammonia (etc.) is nogal wat organische chemie nodig. Om van vetzuren mooie cellen te maken, is veel fysische chemie nodig (zelf-assemblage). En om te begrijpen hoe zoveel elektriciteit zoveel reacties kan laten verlopen, is anorganische chemie nodig. De rol voor biochemici is natuurlijk duidelijk (bijv. hoe vormden de eerste enzymen?). Het onderzoek naar alles wat om dit vraagstuk heen zit, is natuurlijk veel interessanter dan het uiteindelijke antwoord. De reis is belangrijker dan de spreekwoordelijke bestemming.

Natuurlijk zijn er ook nadelen aan dit verhaal. Veel mensen zullen natuurlijk denken dat dit een biologisch probleem is. Ik denk dat de basale vragen in dit Probleem bijna allemaal chemisch van aard zijn. Op het moment dat er cellen gevormd zijn, is er namelijk leven, en dan begint de evolutie. Dat is dan wel weer harde biologie: het ontwikkelen van soorten. Maar totdat de kleinste eenheid van leven (de cel) er niet is, is er geen biologie.

Een ander groot nadeel aan deze promotie heeft ook te maken met de biologie. Niet alle godsdiensten zijn zo gecharmeerd van de evolutietheorie. Zo hoeft — als Het Ontstaan van Het Leven aangenomen wordt als toonbeeld van de chemie — geen steun van een aantal godsdiensten te verwachten. Natuurlijk is het een discussie op zich waard, of kerk en wetenschap zo goed samen gaan, maar misschien kan ik het daar beter een andere keer over hebben.

Ik ben ervan overtuigd dat Het Ontstaan van Het Leven een goed verhaal is, vergelijkbaar met de oerknal en de evolutietheorie. Helaas is de relevantie niet zo duidelijk als in onderzoek naar medicijnen, en blijft Het Ontstaan van Het Leven voor een lange tijd een Onopgelost Probleem, maar in ieder geval is het veel beter te begrijpen het periodiek systeem der elementen.

Meer: de voordelen door The Curious Wavefunction; de nadelen door Everyday Scientist.