Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

De proto-RNA wereld

De hypothesen over de oorsprong van leven lopen nog steeds uiteen. Ook de omstandigheden waaronder het leven zich ontwikkeld zou hebben kent vele versies. De bekendste zijn de primordiale soep en de alkaline hydrothermale bronnen op de oceaanbodem. Deze laatste heeft tegenwoordig een grote voorkeur, onder andere omdat de hete bronnen schoorstenen vormen van poreus materiaal waarin de eerste cellen gevormd en genesteld zouden kunnen zijn geweest. Bovendien bestaat daar een verschil in pH tussen de binnen- en buitenwand van de schoorsteen, waardoor er een stroom aan protonen beschikbaar was als energiebron voor dit eerste leven.

De protocellen moeten ook DNA of RNA opgebouwd hebben. Men gaat er van uit dat er eerst RNA ontstond en spreekt dan van de RNA-wereld. RNA is niet alleen een eenvoudiger molecuul dan DNA, het heeft ook de mogelijkheid tot auto-replicatie via de ribozymen. Patrick Forterre lanceerde de hypothese dat retrovirussen vervolgens dit inmiddels cellulaire RNA omzetten in DNA, dat veel stabieler is en als informatieopslag dient.

2,4,6-Triaminopyrimidine

2,4,6-Triaminopyrimidine

Maar hoe werd het eerste RNA gevormd. Tot nu toe hielden veel onderzoekers zich bezig met hoe de verschillende

cyaanzuur

cyanuurzuur

‘onderdelen’ zich kunnen vormen en hoe daaruit het RNA kan ontstaan. Hoe komen het ribose en de base tot een nucleoside en met fosfaat tot een nucleotide? Dit onderzoek is al vele decennia bezig, maar werpt niet veel vruchten af. Nicholas Hud zoekt momenteel naar een heel andere oorsprong. Hij heeft bepaalde moleculen bij elkaar geplaatst en zag dat deze ook polymeren konden vormen. Deze reactie verloopt geheel spontaan. Hij liet zien dat een licht gewijzigde vorm triaminopyrimidine (TAP) en cyanuurzuur (CA) vanzelf assembleren en daarmee op de klassieke basenparen lijken. Ze vormen dan hexameren die zich opstapelen en lange polymeren vormen. Ze toonden ook aan dat TAP heel eenvoudig een binding aangaat met ribose, en zodoende spontaan nucleosiden vormt. Zodra daaraan CA toegevoegd werd ontstonden er lange polymeren, de lengte van genen (meerdere duizenden basenparen).

TARC CA

Structuur van TARC (een licht veranderde vorm van TAP) en CA met R (ribose). Deze opeengestapelde hexameren of rosetten vormen lange polymeren van ongeveer 100 nm (0,1 micrometer; dat is erg lang).

Deze studie laat zien dat het in principe relatief eenvoudig kan zijn een voorloper van RNA te creëren. Of de evenementen zich werkelijk zo en met deze ingrediënten hebben voorgedaan blijft ook voor de auteurs de vraag. Het is echter van belang op te merken dat er nu een verschuiving is ontstaan in het hele concept van de RNA-world. De vraag is nu niet meer hoe de verschillende onderdelen (ribose, fosfaat en base) een nucleotide konden vormen en vervolgens een RNA-streng, maar hoe een voorloper van een auto-replicerend polymeer vorm kon geven aan een polymeer van RNA. Dit betekent een heel andere manier van denken en experimenteren en Nicholas Hud heeft daarmee een verandering in het concept van de RNA-wereld gecreëerd. In zijn concept lijkt er sprake te zijn van een ware evolutie van polymeren, met als eindpunt RNA en niet een recht-toe-recht-aan chemische reactie van de bouwstenen van een nucleotide en de polymerisatie daarvan tot RNA.

protoRNA-evolution_web

De proto – RNA theorie. Let op de veranderingen die stapsgewijs plaatsvinden in respectievelijk de ribose, de base en het fosfaat. Door Nicholas Hud. (Klik voor een grotere weergave op het plaatje)

Het ging wellicht om een primordiale melange aan moleculen, waar de meest stabielste en efficiëntste replicatoren de boventoon gingen voeren. Als de polymeren van Hud inderdaad zo eenvoudig tot stand komen, kunnen deze deel uitgemaakt hebben van een verscheidenheid aan polymeren, waaruit de ‘beste’ overbleven. Er zijn momenteel veel hoeken van waaruit het ontstaan van de eerste replicatoren bekeken wordt. Zo is er bijvoorbeeld het werk van Jeremy England dat berekent hoe alle replicatoren (al het leven) energie vrijgeven gedurende de replicatie en daarmee aan de Tweede wet van de thermodynamica gehoorzamen, of dat van Addy Pross (zie ook blog van Gert Korthof), die spreekt van dynamic kinetic stability (DKS) in contrast met de Tweede wet van de thermodynamica. Recente ontwikkelingen zijn er ook met in silico experimenten, waarbij strings binnen een binair polymeer model na verschillende replicatie-cyclussen voortdurend dezelfde combinaties opleveren, alsof er een interne selectie plaatsvindt. Al dit onderzoek staat in de kinderschoenen, maar het belooft heel wat en er zullen nog meerdere blogs op volgen.

Uit: Chemists Seek Possible Precursor to RNA by Emily Singer in Quantum Magazine

C. Chen, B. J. Cafferty, I. Mamajanov, I. Gállego , J. R. Krishnamurthy, and N. V. Hud. Spontaneous Prebiotic Formation of a β-Ribofuranoside That Self-Assembles with a Complementary Heterocycle. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136 (15), pp 5640–5646 DOI: 10.1021/ja410124v

Met dank aan Harry Pinxteren, Gert Korthof en Rob van der Vlugt voor de discussies, boeken en artikelen

 

39 Reacties op “De proto-RNA wereld

  1. Rob van der Vlugt oktober 21, 2014 om 12:20

    Marleen,

    Het lijkt er dus sterk op dat ‘dode’ stoffen tot zelfreplicatie in staat zijn. Zelf lijk je hierboven replicatie en ‘het leven’ zelfs gelijk te stellen.
    Betekent dit dat er in jouw ogen simpelweg sprake is van een geleidelijke overgang van dood spul naar levend spul en dat we de Spark of Life naar de prullenmand mogen verwijzen ?

  2. Marleen oktober 21, 2014 om 12:47

    Rob,

    Ik ben bang dat we dan wederom in de discussie van de definitie van leven terecht komen. Dat mag natuurlijk best. Een aantal blogs geleden hadden we het er met Gert over of virussen (een klompje RNA of DNA met een eiwitcapside eromheen) nu wel of niet als levend beschouwd moesten worden. De conclusie was dat, omdat ze een cyclus hebben waarbij ze als virion in de cel leven, wel tot leven gerekend zouden moeten worden.

    Het gelijkstellen van leven en replicatie komt voort uit het onderscheid dat Jeremy England maakt, waarbij alles dat repliceert (dus ook organismen) energie vrijgeeft en dus aan de wetten van de fysica beantwoordt. Het is me nog niet helemaal duidelijk hoe dit te rijmen is met de lage entropie die het leven in stand houdt.

    Replicatie van polymeren zoals RNA is niet gelijk te stellen aan leven, maar RNA mét een eiwitmantel, volgens Forterre wel. De overgang zit daar ergens, maar geleidelijk is die zeker, dus inderdaad, geen Spark of Life meer.

  3. harry pinxteren oktober 21, 2014 om 20:49

    Marleen

    “Het is me nog niet helemaal duidelijk hoe dit te rijmen is met de lage entropie die het leven in stand houdt.”

    Is het punt niet dat het niet helemaal duidelijk is hoe het te rijmen valt dat het leven die lage entropie in stand houdt’? (met dank aan Schrödinger, 1944)

  4. Marleen oktober 21, 2014 om 20:59

    Ik heb even voor je ge-edit Harry, kost me wel 2 reacties😉

    Addy Pross, waar jij het een jaar geleden al over had, heeft het over Dynamic Kinetic Stability, dat kenmerkend is voor leven. Die stabiliteit ziet hij als stabiliteit in de tijd. Leven betekent lage entropy en hoge energieconsumptie en is vanuit de wetten van de fysica gezien onstabiel. Maar het leven lijkt, volgens Pross, andere wetten te volgen. Hij geeft enkele voorbeelden vanuit de wereld van de chemie met replicatoren. Dat is allemaal te lezen in een artikeltje van hem dat gelinkt is onder zijn naam in bovenstaand blogbericht.

    Hoe dan ook, het lijkt me dat de hoge energieconsumptie van leven (voortdurend op zoek zijn naar voedsel) nodig is onder andere om een lage entropie te behouden.

  5. gert korthof oktober 22, 2014 om 09:56

    Rob, Marleen, Harry:
    Volgens mij is het belangrijkste van Hud’s onderzoek: het verkennen van het landschap van mogelijke prebiotische reacties. wat verbazend genoeg helemaal nog niet in kaart gebracht is, het is een terra incognita.
    Quanta: “Hud’s list is just the tip of the iceberg,” “There could be tens of thousands of structures to seriously consider.”
    precies! het is geen wonder dat de OOL nog niet opgelost is!

    Of Hud’s verbindigen mogen doorgaan voor een proto-RNA-world is veel te vroeg om te zeggen, waarschijnlijk niet. Maar het is veel belangrijk het ‘prebiotisch chemisch landschap van mogelijke reacties’ of: ‘prebiotic space’ naar analogie van ‘genomic space’ in kaart te brengen.

    Marleen bedankt voor deze literatuur die ik nog niet kende

  6. nand braam oktober 22, 2014 om 10:13

    @ Marleen

    Ik sluit me aan bij wat Gert Korthof zegt:

    “Of Hud’s verbindigen mogen doorgaan voor een proto-RNA-world is veel te vroeg om te zeggen, waarschijnlijk niet. Maar het is veel belangrijk het ‘prebiotisch chemisch landschap van mogelijke reacties’ of: ‘prebiotic space’ naar analogie van ‘genomic space’ in kaart te brengen.”

  7. pluri bara oktober 22, 2014 om 10:31

    Voorheen schreef je nog wel eens over wetenschap.

    Dit is alchemie.

  8. gert korthof oktober 22, 2014 om 12:00

    PB: over alchemie gesproken: ben jij goed thuis in de Bijbel? Dan heb ik een vraag voor je. Zie: hier, de vragen staan hier onderaan het blog. laat zien dat je méér bent dan een creoclown (naar analogie van cliniclowns) door de vragen te beantwoorden!

  9. harry pinxteren oktober 22, 2014 om 14:15

    dank marleen voor het editen.

    Ik zal voortaan beter opletten dat ik op het goede knopje druk.

    Te veel eer om mij te danken voor de discussie. Ik draag alleen maar dingen aan waarvan ik denk dat je ze zo interessant vindt dat je er over blogt – en abiogenese, dat is altijd raak!
    Ok, soms denk ik dan wel eens ook iets substantieels te kunnen roepen (om een beetje te provoceren, zoals bijvoorbeeld dat ik denk dat Pross een klassieke categoriefout maakt met zijn verhaal over ‘complexification’ (o.a. p 134ff) ) en dat kun je soms ook wel discussie noemen!

    Trouwens gert, dat dat ‘landschap van mogelijke prebiotische reacties’ nog ‘terra incognita’ is, lijkt mij als buitenstaander niet zo vreemd: want dat land is toch ook ONTIEGLIJK groot? Chemie heeft daar kennelijk nog geen theorie over laat staan een beetje werkbare modellen. Het doet me een beetje denken aan wat de heilige Thomas- ooit beschermheilige van die universiteit hier in Nijmegen, of nog steeds geloof ik- ooit zei: Anima quammodo omnia, ofwel: de ziel dat is zo ongeveer alles. Met die zielkunde wordt het daarom dus nooit echt wat 😉

  10. Marleen oktober 22, 2014 om 14:53

    Gert,

    Ik ben het met je eens dat het een ‘terra incognita’ is.

    Wat ik (nogmaals) wil benadrukken is dat Hud met zijn reacties laat zien dat bij het zoeken naar de mogelijke oorsprong van RNA eigenlijk het roer om moet. Het uitzoeken van hoe een ribose vormt en hoe een pyrimidine of purine en hoe die twee aan elkaar vast te krijgen om er daarna strengen RNA van de maken/krijgen, die blokkendoos dus, moet veranderd worden. Het gaat er in zijn concept om, om niet die blokkendoos op de juiste manier in elkaar te zetten, maar een polymeer te vinden die voorloper van de polymeer RNA heeft kunnen zijn. Hij laat met zijn reacties zien dat deze ‘lagere’ polymeer spontaan (!) vormt. Theoretisch kan daar door kleine wijzigingen een ‘hoger’ RNA polymeer uit ontstaan. Dat zou volgens mij de volgende stap moeten zijn. Als hij kan aantonen dat ook de wijzigingen (zie laatste figuur) van de ‘lagere’ polymeer naar het ‘hogere’ polymeer relatief eenvoudig zijn, dan heb je een mooi model.

    Ik vermoed dat ze niet zo eenvoudig zijn anders hadden we dat inmiddels al vernomen.

    Ik heb overigens geen idee van hoe overvloedig of schaars de ingrediënten van deze reacties in de toenmalige chemische primordiale ‘soep’ aanwezig waren. Misschien weet Nand daar meer over.

  11. Marleen oktober 22, 2014 om 14:54

    PB,

    Ik begrijp je wel Peter, dit experiment doet je denken aan Alchemie. Maar omdat er in jouw hoofd die associatie plaatsvindt betekent nog niet dat deze waar is.

  12. Marleen oktober 22, 2014 om 14:55

    Harry,

    Het artikel waar je mij attent op maakte over de in silico experimenten met interne selectie van binaire sequenties heeft wel heel wat in beweging gezet. Van grote waarde dus. Niet ondenkbaar dat ik het nog eens ga uitpluizen en er wat over schrijf.
    Dat verhaal over ‘complexification’ ga ik uitzoeken. Nu heb ik de Kindle versie en de pagina’s corresponderen niet met die van de gedrukte versie. Als je het zelf wilt toelichten dan graag.

  13. harry pinxteren oktober 22, 2014 om 17:41

    ok marleen

    ben benieuwd,

    ik zal je even wat strings ( ;-)) geven zodat je makkelijk kunt zoeken.
    Het gaat om h7, biology is chemistry.

    Ik waag dat te betwijfelen, maar het begint goed:

    ‘our earlier discussion has identified the nature of biological complexity as *the* nut that needs to be cracked…. prima

    maar dan verderop… bijv ,… the recognition that complexification is a key process in evolution.. etc
    dan is complexification ineens een proces, een mechanisme,

    En een pagina verder komt het zelfs in de ‘sequence’ *naast* evolutie te staan: The sequence should read : replication, mutation, complexxification, selection, evolution

    Dit ruikt naar een typische categoriefout, misschien is het wel een aantal achter mekaar. We hadden het toch over evolutie en complexiteit- the nut that needs to be cracked?. Maar we hebben nu een proces (complexificatie) dat NAAST evolutie en NAAST selectie staat?!

    Vooronderstelt evolutie juist geen bepaalde mate van ingewikkeldheid? Ging daar het het hele boek niet over? En hoe je die noot moet kraken? Deden de eerste simpele moleculen dan ook al aan ‘selectie’ en aan ‘evolutie’ – tenminste, zoals door darwin bedoeld, en bedoeld in ‘evolutietheorie’? Dat er toen ook al chemische reacties waren en dat er dingen veranderden, wil ik best geloven en dat ze ingewikkelder werden, lijkt me tamelijk evident.- Maar dat was juist toch de noot die gekraakt moest worden? Tenminste, wil je wat zinnigs over evolutie kunnen zeggen? Hoezo dan een proces naast evolutie en selectie?

    Ik begrijp dit niet. Om even bij het klassieke voorbeeld te blijven:
    Er is geen gebouw naast de universiteit van Oxford (de colleges etc) waar de universiteit te vinden is, laat staan dat je dat iets zou kunnen leren over die universiteit- hoe die functioneer en zo.

  14. gert korthof oktober 22, 2014 om 20:42

    Marleen, is het niet zo dat Hud af wil van de top-down aanpak van OOL, dus niet vanaf RNA-world terugredeneren naar mogelijke voorlopers, maar juist bottum up vanaf de meest simpele abiotische moleculen alle reacties uitproberen die mogelijk (en energetisch gunstig) zijn en die alle richtingen opgaan en niet alleen naar het idee-fixe van de RNA-world?

  15. Marleen oktober 22, 2014 om 21:33

    Harry,

    Ik ben niet zeker dat ik je goed begrijp, maar complexity (van een organisme of biomolecuul) is een staat (status), terwijl complexification inderdaad een proces is. De sequentie die Pross noemt is volgens mij inderdaad bedoeld als een sequentie in de tijd. Eerst replicatie, waarop mutatie volgt. Dan breekt er vanzelf complexification aan en natuurlijke selectie waardoor er evolutie plaatsvindt. Het lijkt me dat deze fase, complexification, de passage van dode naar levende materie aanduidt. Het verklaart eigenlijk niets. Het geeft alleen een moment of fase aan dat er leven ontstaat. Tot op een bepaald moment blijft de chemische wereld onderhevig aan de Tweede wet van de thermodynamica. Zodra de fase van complexification aanbreekt wordt het ‘systeem’ onderhevig aan Dynamic Kinetic Stability (DKS).

    Eigen 1971 noemt al de mogelijkheid dat de biomoleculen in de ‘soep’ (ik heb niets op met deze primordiale soep, maar dat is een ander verhaal), een soort van ‘natuurlijke selectie’ ondergingen. Dat idee was toen een doorbraak (waar ze in mijn commissie voor het Italiaanse staatsexamen – rond 2000 – blijkbaar nog nooit van gehoord hadden, want toen ik dit vertelde gingen er punten van mijn score af!). Dus wat dat betreft is er eigenlijk niets nieuws onder de zon. Inderdaad, biomoleculen worden geselecteerd, er is competitie, de meest stabielste en efficiëntste in het kopiëren of repliceren voeren met de tijd de boventoon.

    Dit is wat ik er van begrijp in een nutshell. Het lijkt erop of complexification een proces is waardoor de chemische wereld aan die van de biologische geplakt wordt en er een continuüm van maakt.

  16. Marleen oktober 22, 2014 om 21:42

    Gert,

    Volgens mij zou de bottum up manier veel te veel tijd kosten. Je moet hoe dan ook zoeken naar een polymeer die kan auto-repliceren. Hij heeft niet voor niets gekozen om met Triaminepyrimidine en cyanuurzuur te werken, stoffen die erg veel lijken op de basen van het RNA. Het lijkt me dan wel dat hij toewerkt naar het RNA. Hij redeneert vanaf het RNA, maar werkt vanaf een onbekende polymeer. Of dat nu bottum up of top down is, weet ik dan niet meer.

    Stel je deze vraag misschien ook in het kader van mogelijke andere chemische basis voor leven?

  17. Marleen oktober 22, 2014 om 21:43

    Hartelijk dank Nand, ik ga het lezen en we komen er vast nog op terug.

  18. harry pinxteren oktober 23, 2014 om 13:29

    marleen,

    “Het lijkt me dat deze fase, complexification, de passage van dode naar levende materie aanduidt. Het verklaart eigenlijk niets.” Dat dacht ik dus ook. Een apart proces of mechanisme náást selectie en evolutie, lost weinig op. Lijkt mij.

    Maar, natuurlijk hebben we het over zeer ingewikkelde processen. Alleen al het begin is knap ingewikkeld!😉

  19. gert korthof oktober 23, 2014 om 17:03

    Marleen, in de originele publicatie lees ik in de discussie:
    Because highly evolved enzymes would not have existed at the origin of biopolymers (or at the origin of ancestral biopolymers), it has long been speculated that mineral surfaces(39, 40) or small, organic molecules(41) may have played an important role in locally concentrating and organizing monomers prior to polymerization.
    dit is volgens mij niet compatible met de Deep sea vent hypothesis (Nick Lane)???

  20. Marleen oktober 23, 2014 om 17:55

    Inderdaad Gert, daar ben ik ook voortdurend over aan het puzzelen en het is leuk dat je dat vraagt. Volgens mij zijn er ten aanzien van de compatibiliteit tussen een RNA-wereld en een OOL in de hydrothermale bronnen twee belangrijke problemen:

    1) In hoeverre waren er katalysators beschikbaar voor de eerste primordiale reacties?
    2) Hoe kan de RNA-wereld intact blijven in de wanden van de schoorstenen?

    De eerste reacties voor het vormen van monomeren voorafgaand aan polymerisatie zouden gekatalyseerd geweest kunnen zijn door mineralen in de gevormde schoorstenen. Zoals Nick Lane in The New Scientist schreef in Life: is it inevitable or just a fluke? (25 juni 2012) worden deze als volgt gevormd:

    “Olivine and water react to form serpentinite in a process that expands and cracks the rock, allowing in more water and perpetuating the reaction. Serpentinisation produces alkaline – proton poor – fluids rich in hydrogen gas, and the heat it releases drives these fluids back up to the ocean floor. When they come into contact with cooler ocean waters, the minerals precipitate out, forming towering vents up to 60 metres tall. Such vents, Russell realised, provide everything needed to incubate life. Or rather they did, four billion years ago.”

    Even verder:

    “Just think what happens in a situation like this. Inside the porous vents, there are tiny, interconnected cell-like spaces enclosed by flimsy mineral walls. These walls contain the same catalysts – notably various iron, nickel and molybdenum sulphides – used by cells today (albeit embedded in proteins) to catalyse the conversion of CO2 into organic molecules.”
    Once the barrier to the reaction between CO2 and H2 is down, the reaction can proceed apace. Remarkably, under conditions typical of alkaline hydrothermal vents, the combining of H2 and CO2 to produce the molecules found in living cells – amino acids, lipids, sugars and nucleobases – actually releases energy.
    That means that far from being some mysterious exception to the second law of thermodynamics, from this point of view, life is in fact driven by it.
    It is an inevitable consequence of a planetary imbalance, in which electron-rich rocks are separated from electron-poor, acidic oceans by a thin crust, perforated by vent systems that focus this electrochemical driving force into cell-like systems. The planet can be seen as a giant battery; the cell is a tiny battery built on basically the same principles.”

    Waarschijnlijk wist je dit allemaal al, maar voor de zekerheid heb ik toch maar Nick Lane geciteerd.

    Dus voor wat betreft de mineralen en katalysators is alles voorhanden in de schoorsteenwanden van de bronnen.

    Het tweede punt: hoe kan een delicate RNA-wereld intact blijven in deze turbulentie. Daar heb ik nog nooit iets over gelezen. Het is wel denkbaar dat de micro poriën in de schoorsteenwand microcompartimenten vormen waarbinnen de wateren rustig zijn. De polymeren die daar bezig zijn te vormen worden niet verstoord.

    Een belangrijker bezwaar is eigenlijk dat hydrothermal vents slechts 30.000 jaar schijnen te bestaan. Om in een dergelijke korte tijd van CO2 en H2 naar cellen te evolueren is onmogelijk.

    Dat vetgedrukte in het citaat heb ik gedaan. Het is van belang voor de discussie over Jeremy England en Addy Pross. Ook Jeremy England ziet het (ontstaan) van leven als een proces dat meegaat met de Tweede wet van de Thermodynamica. Hij heeft het eigenlijk alleen over replicatie.

  21. Marleen oktober 23, 2014 om 18:07

    Nand,

    Wat een boekwerk heb je meegestuurd. Heel mooi zo alles bij elkaar en zeker de moeite waard om door te nemen. Vooralsnog lijkt het er in dat boekwerk niet op dat men wist wat de samenstelling van de oersoep was. Of daar veel of weinig Triaminopyrimidine of cyanuurzuur in zat is al helemaal niet duidelijk.
    Interessant is wel dat cyanuurzuur bijzonder slecht oplost in water. Dat maakt het een slechte kandidaat als bestanddeel voor een polymeer die RNA voort moet brengen. Ze zullen dus nog wat beter moeten zoeken.

  22. gert korthof oktober 24, 2014 om 09:24

    Marleen, zeer interessante dingen zit je daar te vertellen. Nee, ik weet niet alles, vooral als het over chemie gaat. het vetgedrukte is zeer belangrijk. Als ik dat allemaal lees: in hemelsnaam: als alles zo duidelijk op tafel ligt: waarom maken ze dat als de bliksem niet na in het laboratorium?!?!?!?!?

    the combining of H2 and CO2 to produce the molecules found in living cells – amino acids, lipids, sugars and nucleobases – actually releases energy.
    dat is toch zoiets wat er mbv fotosynthese gebeurt? als je dat zonder fotosynthese voor elkaar kan krijgen, heb je een reuzestap gemaakt. WAAROM DOEN ZE DAT NIET IN HET LAB?

    Kan het zijn dat alles iets te optimistisch is beschreven?
    Bijvoorbeeld:
    Such vents, Russell realised, provide everything needed to incubate life. Or rather they did, four billion years ago.”
    Dat lijkt mj nonsense: je kan niet weten: four billion years ago. Ik zou graag bewijs zien!

  23. Marleen oktober 24, 2014 om 10:32

    Gert,

    Ik weet ook niet veel van chemie, maar vertrouw wel op wat Nick Lane zegt. We leven nu eenmaal te kort om alles zelf uit te zoeken. Het is echter belangrijk om te weten wat de “conditions typical of alkaline hydrothermal vents” precies zijn voordat je kunt zeggen, maak dat maar even na in het lab.

    Blijkbaar kunnen ze dat al, maar moet er meer energie (hitte) toegevoegd worden dan dat er vrijkomt. Het zou kunnen dat deze voorhanden was in de thermal vents, ook al zijn temperaturen boven de 100°C zeker niet bevorderlijk voor de ontwikkeling van biomoleculen en leven. De alkaline vents hebben een temperatuur lager en tot 90°C. Nu bestaat er de ‘Sabatier-reaction’ zoals die in ruimtestations wordt gebruikt. Dus deze reactie wordt al uitgevoerd, maar levert dacht ik in deze condities geen energie op.
    In de prebiotische wereld was CO2 een overheersend gas zowel in de atmosfeer als in de oceaan. De reacties die Nick Lane als basis voor het leven zien zijn de volgende (copy and paste):

    acetogens can grow from the reaction 4H2 + 2HCO3- + H+ wordt CH3CHOO- + 2H2O with ΔG°′ = –104.6 kJ mol−1 [39] and methanogens can grow from the reaction 4H2 + CO2 wordt CH4 + 2H2O with ΔG°′ = –131 kJ mol−1 [40] as their sole source of energy, respectively. They harness (conserve) chemical energy from those reactions to push the life process forward.

    Hier is dan wel reeds sprake van organismen.

    Een en ander is te lezen in dit artikel met Nick Lane en William Martin. Een zeer ingewikkeld maar interessant artikel.

  24. Marleen oktober 24, 2014 om 10:53

    Harry,

    Ik moet enkele dingen enigszins bijstellen. Nu wees Rob mij er op dat Pross als voorbeeld van complexification het in het verlengde aan elkaar ‘plakken’ van RNA-strengen geeft. Dit ‘verdubbelen’ van de lengte van RNA strengen, samen met de auto-replicatie (equivalent in zekere zin aan gen duplicatie) zorgt ervoor dat er exponentiële groei zit in de hoeveelheid en de lengte van de RNA-strengen. Zou de verlenging of groei van RNA strengen uitsluitend verlopen via de aaneenschakeling van een enkele nucleotide per keer, dan zou er geen schot in zitten en zou het systeem onstabiel zijn en uit elkaar vallen.

    In die zin is complexification een zeer essentieel proces voor evolutie. Er zijn andere voorbeelden zoals de recombinatie van auto-replicerende RNA enzymen, waarbij (na selectie) deze laatste gaan domineren. Ook dat is een prachtig voorbeeld van complexification en het is een voorwaarde voor evolutie.

    (Zie ook: Lincoln en Joyce 2009)

    Het is een nieuwe term die door Pross geïntroduceerd wordt en eigenlijk is het vreemd dat deze fase nooit eerder zo expliciet aangeduid is. Ik denk dus niet dat het een categoriefout is. Het is een totaal nieuw inzicht. Het zou me niet verbazen als het ooit in de schoolboeken terecht komt.

  25. harry pinxteren oktober 24, 2014 om 12:55

    Ja marleen, ik heb het boek ook gelezen en zoveel herinner ik me ook nog- zeker ook het werk van Joyce (familie?😉 ik ga dat nog eens goed nalezen.

    Maar mijn vraag was: hoe moet je nou die ‘sequence’ van Pross eigenlijk begrijpen? Kennelijk hebben we het over een ‘fase’, een apart ‘proces’. Náást of vóór evolutie? Maar houdt die complexificatie dan op? Waarom? Waar? Wanneer? Na die exponentiele groei? Ik zou zeggen: evolutie is niets meer en niets minder dan één lang proces van complexificatie- dat inderdaad exponentieel verloopt! Het komt in ieder geval heeeeeel erg traag, langzaam, om niet te zeggen, moeizaam op gang- als ik jullie discussie goed begrijp. En het resulteert uiteindelijk in endless froms etc. Maar die zijn toch niet louter een kwestie van ‘méér van hetzelfde’ ofwel van ‘one damn mutation after another’? Gaat het niet om steeds complexere vormen, om niet te zeggen, om exponentiele groei ( bijvoorbeeld van chemotaxis naar animal cognition, en verder…? ).

    Dát lijkt me de te kraken noot.(met dank aan o.a. Koonin).

    ik las laatst dat er een 28ste element is gevonden dat noodzakelijk is voor leven. Dat is al heel wat, zover zijn we in de zielkunde in de verste verte nog niet, zelfs niet in de zielkunde op darwinistische grondslag. Maar alle kennis over die 28 elementen lost het probleem van de abiogense natuurlijk nog niet op. Dus om over de genese van cognitie maar te zwijgen: heel erg complex allemaal!

    (noot: héél vroeger was complexiteit taboe in darwinistische kringen, bang als men was besmet te raken door het virus van entelechie of nog erger. Ik herinner me nog dat iemand toen eens zover ging te beweren dat je niet kon zeggen dat een mens complexer was dan een platworm. Er waren alleen endless forms. Ik vond toen dat ik nog nooit zo’n aperte lulkoek had gehoord. Dus misschien heb ik soms gewoon iets te veel last van jeugdherinneringen!
    Overigens Koonin was voor mij zo’n beetje de eerste die volgens mij wist waar hij het over had, en die het kennelijk nog met me eens was ook! 😉 )

    Enfin, ver van je bed, ver van je onderwerp van de discussie, de abiogenese. Of toch niet zo ver?

  26. Marleen oktober 24, 2014 om 14:55

    Harry,

    Hoe Pross het precies bedoelt weet ik natuurlijk niet.
    Het lijkt er echter op dat hij gezegd zou kunnen hebben, naar analogie met ‘On the Origin of Species by Means of Natural Selection’ (Darwin wist nog niets van replicatie en mutatie op moleculair niveau): “Evolution by means of replication, mutation, complexification and (natural) selection” en dan in die volgorde. Het proces is dan evolutie dat gedreven wordt door die vier processen. Ook de resultante van het proces is evolutie.
    Dat is dan mijn interpretatie. Geen enkele van die vier processen eindigt en ze gaan zoals we weten alsmaar door, maar ze zijn in die volgorde in gang gezet in de prebiotische soep. Evolutie is dan het laatste dat je ziet gebeuren in de prebiotische soep met polymeren.

    Je verhaal is zeker relevant: net als Koonin het met jou eens is, denk ik dat Nick Lane het ook met mij eens is😉

    Nu zou ik wat toe willen voegen over de complexiteit. Het is een lastig begrip. Ik dacht te weten dat het gebaseerd is op de hoeveelheid energie of bits of woorden om het organisme te omschrijven. In die zin is een zoogdier wellicht niet veel complexer dan een platworm. Organismen bestaan uit meerdere cellen die, behalve hun specialismen, fundamenteel hetzelfde zijn, dus meer van hetzelfde is relatief eenvoudig te omschrijven. Een meercellig wezen als C. elegans is misschien wel net zo moeilijk te omschrijven als een zoogdier (?). De passage van chemotaxis naar cognitie is vanuit de biologie misschien ook wel eenvoudig te omschrijven. Eigenlijk ook meer van hetzelfde. Kijk je echter naar het niveau van netwerken, cognitie en gedrag zelf dan is er vast en zeker een toename van complexiteit.

    • Rob van der Vlugt oktober 24, 2014 om 17:11

      Marleen,

      Goed dat je daarover begint want ik dacht net aan het volgende. Ik heb nieren, net als die muis die op dit moment door de keuken loopt. Maar één nier van mij weegt al gauw meer dan die hele muis. Bestaan mijn nieren domweg uit veel meer cellen of zijn ook die cellen groter ? En als het aantal veel groter is, kunnen mijn nieren dan ook meer dan die van die muis ?

  27. Marleen oktober 24, 2014 om 22:54

    Rob, dat is leuk dat je dat vraagt, want ik dacht zojuist na over dat andere orgaan, de hersenen.

    Maar eerst de nieren. Dat miniatuurniertje van die muis doet precies hetzelfde. Hij zuivert het bloed en maakt urine aan. De cellen hebben nagenoeg dezelfde grootte in mens en muis. Wij hebben er meer van. Zo maakt een muisje kleine plasjes, een mens grote en een olifant nog grotere. Zelf zag ik alleen hamster-, konijnen- en mensencellen. Maar mocht je daar iets meer over vinden dan hoor ik het graag.

  28. Marleen oktober 25, 2014 om 11:42

    Leonardo, ouwehoeren is een product van het brein. Iemand die daar meer van weet?

    • leonardo oktober 25, 2014 om 12:08

      sorry Marleen, maar ik kon het niet laten – ik las hem een keer op de muur van een toilet in een kroeg in Amsterdam (ik heb de taal iets gekuist)

  29. harry pinxteren oktober 25, 2014 om 13:16

    Marleen

    Eén ding is al wel duidelijk over nieren en zo: je moet ook rekening houden met de zwaartekracht:
    http://www.newscientist.com/article/dn24425-universal-law-of-urination-found-in-mammals.html#.VEuD-vmsV8E

    wat betreft complexiteit, méér van hetzelfde, one damn mutation after another en wat dies meer zij, is het experiment van Desai interessant Science. 2014 Jun 27;344(6191):1519-22. doi: 10.1126/science.1250939. Goeie experimenten zijn nooit weg. Blijkt maar weer.
    Sluit ook goed aan bij Wagner. Heb het boek nog steeds niet trouwens. Wanneer ga je er over bloggen?

  30. harry pinxteren oktober 25, 2014 om 13:21

    Marleen,
    “ouwehoeren is een product van het brein” schreef je

    bedoelde je dat de analogie van Swaab helemaal opgaat? Althans in dit geval?

  31. Marleen oktober 25, 2014 om 14:40

    Harry,

    Mooi artikel in The New Scientist. Het resultaat ligt wel wat voor de hand. Het tweede artikel blijft liggen tot een andere keer.

    Het boek van Andreas Wagner ga ik zeker lezen. De nu beschikbare Kindle versie kost minder dan die straks in November vrij komt. Ik vraag me af wat dat betekent voor de kwaliteit. Daarom heb ik getwijfeld en het nog niet aangeschaft. Weet jij daar iets van Harry of weet Ian Jay dat? Als ik het boek begrijp ga ik er misschien over bloggen.

    Over het “geouwehoer”. Er ging een verhaal rond dat het product van ons brein wel of juist niet vergelijkbaar zou zijn met de urine van de nieren. Ik denk dat je het zelf beter weet wat Swaab daar over zei. Je verwijzing naar ‘dit geval’ begrijp ik niet.

    • leonardo oktober 25, 2014 om 15:39

      Marleen, als ik de oorspronkelijke tekst had opgeschreven – die ook beter bij genoemde omgeving paste – dan was het een product van de nieren gebleven!
      Laat ik nu maar zeggen wat daar stond: het stond boven de pisbak, dus ongetwijfeld door een vrouw op de muur gekalkt: mannen zouden eigenlijk een grotere pisbak moeten hebben, want ze zeiken veel meer dan vrouwen.

  32. harry pinxteren oktober 25, 2014 om 18:02

    Marleen

    zover ik weet is de kindle versie plm 4 euro goedkoper dan de gedrukte versie (die in november uitkomt)

    ok, ben benieuwd wat je van dat onderzoek van Desai cs vindt

    wat die analogie van Swaab betreft: we kennen een beter woord dan ouwehoeren als we het product van onze hersens willen vergelijken met dat van nieren. Zeker in dit geval. Dus genoeg, zou ik zeggen.

  33. Marleen oktober 25, 2014 om 18:18

    Harry (en Leonardo), ik vind het ook meer dan genoeg zo.

    Dat de Kindle versie goedkoper is dan de gedrukte versie was me al bekend. Het ging mij erom dat er twee Kindle versies zijn, waarvan één nu al beschikbaar is, en één pas in November en die laatste is duurder. Waarom? Staat daar mee in? Meer afbeeldingen? Daarom twijfelde ik om hem nu al aan te schaffen. Ian heeft hem al wel en ik was daarom benieuwd naar deze vroegtijdige uitgave.

    • harry pinxteren oktober 26, 2014 om 16:13

      ok marleen, wist niet dat er verschillende kindle versies zijn ik zal het Ian eens vragen.

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: