De reusachtige kokerworm

Gedurende de ontwikkeling van het leven op Aarde heeft zich een uiterst langzame verandering voorgedaan in de samenstelling van de atmosfeer. Het giftige zuurstof, dat zich vormde als gevolg van fotosynthese, dreigde het reeds bestaande anaerobische leven in de kiem te smoren. Rond 1980 is er nabij de onderzeese vulkanische schoorstenen (black smokers) een reusachtige worm ontdekt die met een zeer bijzonder molecuul van hemoglobine giftige gassen kan vasthouden en door het lichaam kan transporteren, totdat deze door de juiste symbiotische micro-organismen verwerkt kunnen worden.

Van internet: Reusachtige Kokerworm

De eerste twee miljard jaar op Aarde, waarin zich ook de eerste levensvormen ontwikkelden, bestond het molecuul zuurstof (O₂) nog niet. Atomen van zuurstof maakten vooral deel uit van water (H₂O), kooldioxide (koolzuurgas of CO₂) en gesteenten. De eerste levensvormen ‘ademden’ waterstofsulfide (H₂S) uit hydrothermale bronnen, terwijl zuurstof, dat extreem electronegatief is en alle chemische stoffen onmiddelijk oxideert, dit leven meteen in de kiem gesmoord zou hebben.

De eerste organismen, die dus zonder zuurstof leefden, waren waarschijnlijk hyperthermophile bacteriën die waterstofsulfide (H₂S) oxideerden dat op kwam borrelen uit ‘black smokers’. Het is mogelijk dat deze specifieke omgeving, die nu beperkt is tot bepaalde regio’s van de oceaanbodem, toen overheersende condities vormden. De atmosfeer bestond toen overwegend uit waterdamp, koolzuurgas (10%), waterstofsulfide (5 – 7%) en kleinere hoeveelheden stikstof, terwijl de atmosfeer nu uit 20% zuurstof en bijna 80% stikstof bestaat.

In het boek ‘Atom’ van Lawrence Krauss, wordt de interessante hypothese geopperd dat hemoglobine, of de voorouderlijke versies ervan, als beschermend molecuul voor de giftigheid van zuurstof en waterstofsulfide diende. Hemoglobine is een eiwit bestaand uit meerdere subeenheden.  Elke subeenheid bevat een ijzerion in het centrum dat binnen de rode bloedlichaampjes in de moderne organismen zuurstof (van de longen naar de weefsels) of koolzuurgas (van de weefsels naar de longen) transporteert. De reusachtige kokerworm bevat moleculen hemoglobine die uit wel 144 subeenheden kunnen bestaan. Het hemoglobine bindt de giftige gassen met een bepaalde affiniteit die

Van Internet: Hemoglobine

voorkomt dat deze allerlei moleculen in de weefsels kunnen oxideren. Het molecuul ontwikkelde zich dus niet uitsluitend om de efficiëntie van transport te verhogen, maar beschermde in eerste instantie ook tegen de giftigheid van gassen die in- en uitgeademd werden. De worm, die geen mond en maag heeft, vervoert de giftige zuurstof- en sulfidegassen, met dit enorme hemoglobine, naar de symbiotische bacterën die in zijn lichaam leven. Daar worden ze vervolgens door de bacteriën gebruikt om energie op te wekken en carbohydraten aan te maken. De worm kan in twee jaar tijd 1,5 meter lang worden. Het is het snelst groeiende ongewervelde zeedier, hetgeen aantoont dat dit metabolisme uiterst efficiënt is. Deze hypothese is bijzonder interessant; hemoglobine wordt vaak gewoon gezien als een vervoermiddel voor zuurstof en koolzuurgas, maar het is een boeiend idee deze molecuul te zien als bescherming van de weefsels en van het metabolisme voor giftige gassen. De aanwezigheid van deze hemoglobinen in de worm tonen ook aan dat het vroege leven niet tegen zuurstof opgewassen was en bevestigt daarmee dat de Aarde in eerste instantie een gereduceerde planeet was, die vervolgens, met de ontwikkeling van de cyanobacteriën, omgevormd werd tot een geoxideerde planeet.

Bron: Wikipedia; Atom van Lawrence Krauss (met dank aan ing. St Hawk).
vertaald als ‘De levens van een atoom’ te verkrijgen bij bol.com

Interessante links uit de reacties:
David Gallo on life in the deep oceans (van ing St Hawk; hier is ook de levende reusachtige kokerworm te zien op video)
Zeelamp (Smokey)