Een week geleden was er in Londen een symposium over de oorsprong van het leven. Daar heeft men gedurende een dag gesproken over al het nieuws rond onze laatste gemeenschappelijke voorouder (LUCA = Last Universal Common Ancestor). LUCA wordt in het algemeen gezien als één cel en dan ook nog eens als een enkel exemplaar. Maar het ontstaan van het leven zou wel eens op een heel andere manier gegaan kunnen zijn.
Het mega-organisme: de zee.
Na vele jaren onderzoek is het nog steeds erg moeilijk te bepalen hoe het eerste leven eruit moet hebben gezien. Er zijn geen fossielen van de eerste cellen. Daarom zijn er erg veel verschillende theorieën over. Men ging er vooralsnog van uit dat het om een heel primitieve, eenvoudige cel ging. Er werd daarbij gedacht aan een bacterie. Dat was immers de meest rudimentaire cel die bekend was. Recente studies tonen echter aan dat LUCA reeds een redelijk complexe cel heeft moeten zijn, met eigen organellen. De bacteriën en Archaea zouden daar van afstammen. (Archaea vormen één van de drie domeinen van het leven en zijn net als bacteriën eencellig). Daarbij zouden bacteriën en Archaea een aantal functies of structuren verloren hebben en zo een gestroomlijnde versie van de oorspronkelijke LUCA zijn.
Nu hebben een aantal onderzoekers gekeken naar de stamboom van verschillende eiwitten van uiteenlopende organismen binnen de drie domeinen van het leven ofwel de Archaea, de bacteriën en de eukaryoten (alle planten en dieren zoals wijzelf). Daarbij keken ze naar de driedimensionale structuur van het eiwit in plaats van naar de sequentie. De sequentie kan namelijk enorm veranderen gedurende de evolutie en het is moeilijk daar een stamboom van te maken. Ze konden van zo’n 7 tot 11 % van de eiwitten van 420 organismen bepalen dat deze in al deze organismen voorkomen. Dat betekent dat deze eiwitten ook aanwezig geweest moeten zijn in onze laatste gemeenschappelijke voorouder. Deze eiwitten waren in staat voedingsstoffen af te breken en te assimileren, maar enzymen (katalyserende eiwitten) voor de bouw en het aflezen van het DNA ontbraken.
Als LUCA een cel was dan moet deze ook een membraan gehad hebben. Onderzoekers baseerden zich dit keer op membraaneiwitten om te concluderen dat het een heel simpel membraan moest zijn dat voornamelijk uit isoprenoiden bestond. Deze membranen waren behoorlijk lekkend en veel stoffen bewogen er vrij doorheen. LUCA moet ook organellen gehad hebben aangezien deze in alle drie de domeinen voorkomen.
Aangezien enzymen voor de bouw en het aflezen van DNA ontbraken is het waarschijnlijk dat LUCA geen DNA bezat, maar RNA. Deze laatste macromolecule is erg onstabiel maar er is wel van aangetoond dat deze enzymatische eigenschappen kan hebben. Dit RNA zou op zijn beurt meer kopieën van zichzelf of ander RNA kunnen maken. Er wordt al langer gespeculeerd over een mogelijke RNA-wereld. Dat wil zeggen een wereld waarin RNA de enige molecule was die informatie kon opslaan. De translatie van RNA naar eiwit was niet erg precies en LUCA moet erg slordige kopieer- en translatiemechanismen gehad hebben.
Tot zover LUCA als cel. Het nieuwe aan de gepresenteerde inzichten is dat de primordiale cellen met hun lekkende membranen veel genen en eiwitten uitwisselden. Er bestond als het ware een globale zee aan genetisch materiaal en eiwitten waarvan alle cellen oppikten wat ze nodig hadden, zonder enige vorm van competitie. Deze hele zee was één groot mega-organisme dat overleefde door deze globale distributie van alle benodigde moleculen: een levende zee.
Pas nadat de rudimentaire cellen alles zelf konden produceren waren ze in staat los van de gemeenschap te leven. Dit laatste is ongeveer wat er zo’n 2,9 miljard jaar geleden gebeurd moet zijn ; een moment in de evolutie van het leven dat overeenkwam met het verschijnen van de eerste zuurstof.
Uit NewScientist.
Met dank aan Rob van der Vlugt.
Een interessante constatering dat de mogelijkheid te kopiëren een essentieel onderdeel van de evolutie is. In onze ‘geëvolueerde beschaving’ noemen we dat inmiddels plagiaat en wordt er hard aan gewerkt dat te verbieden! 😉
@Aad, de Chinezen zijn er zo ontzttend goed in. Jammer dat het niet meer mag.
Interessant weer.
Leuk Antoinette, en bedankt voor de ‘like’.
Kwam ik toch afgelopen weekend aardig in de buurt met mijn haring en krijtrotsen 😉
Inderdaad, je hoort het bruisen !
Okay ehm…welk gedeelte van de zee. Warmere gebieden? Met een redelijke constante van rond de 37 graden? In de buurt van die kleine black smokers? Dus het was niet 1 celvorming, maar een massa aan…Toch moet er eentje de eerste zijn geweest 🙂
Eerst ff check of deze reactie doorkomt..
@Gus, ja goeie vraag. Waar zouden deze halfslachtige cellen hebben kunnen gedijen?
Zelf dacht ik ook aan de black smokers, maar al deze cellen en het RNA en eiwitten die ze uitwisselen verspreiden zich natuurlijk in het rondomliggende water en daarbuiten.
Eén moet de eerste geweest zijn die uitgroeide to de laatste gemeenschappelijke voorouder.
Ik kan me namelijk niet voorstellen dat de hele zee, de poolgebieden? 1 levend organisme was en dat met de ‘komst’ van zuurstof overal op zichzelf staande cellen ontstonden.
In ieder geval dank voor je artikel, zoals gezegd, ik heb het op m’n facebook-prikbord geplaatst.
Ciao
Ik denk dat er meerderen de 1e waren, enfin. En vóór de ‘verspreiding’ er een soort van kikkerdril was. Een samenklonteren in een veilige omgeving, misschien een continu orgasme situatie, zoiets zou als 1 brein kunnen hebben gefungeerd tot er sterkere waren die zich afscheidden en ‘op reis’ gingen .
Zit ik nog steeds met ♂ ♀ , de klik.
Ha 🙂 ik zie het teveel vanuit menselijk perspectief.