Onder bepaalde omstandigheden kunnen aminozuren helemaal vanzelf peptideketens vormen. Eiwitten waren dus wellicht al volop voorhanden vóórdat het Aardse leven ontstond, suggereren Lee Cronin en collega’s van de University of Glasgow in Nature Communications.

Tot nu toe werd algemeen aangenomen dat de oersoep vooral losse aminozuren bevatte. Ketenvorming heeft zowel thermodynamisch als kinetisch de wind tegen. Levende wezens katalyseren het proces met behulp van eerder gevormde ketens (lees: eiwitten). Maar ooit moet de eerste keten op een andere manier zijn ontstaan en de vraag is welke ingrediënten uit de oersoep daarvoor verantwoordelijk zijn geweest. RNA geldt als meest waarschijnlijke kandidaat, maar die hypothese vertoont de nodige gaten.

Cronin stelt nu dus dat de eiwitten ook kunnen zijn opgedoken vóór het RNA, wat een totaal andere draai aan onze roots geeft.

Zijn groep heeft simpelweg net zo lang aminozuren en keukenzout opgelost in water, bij wisselende concentraties, temperaturen en pH’s. Daarbij liet hij de oplossingen bovendien een aantal keren uitdrogen om er vervolgens weer water bij te doen, waarbij de aantallen cycli en de tijdschema’s eveneens telkens veranderden. Na afloop wees HPLC-vloeistofchromatografie uit of er oligomeren waren ontstaan; veelbelovende monsters werden massaspectrometrisch verder onderzocht.

In eerste instantie probeerden ze het alleen met het aminozuur glycine; er zijn ook al wat proefjes gedaan met mengsels van aminozuren maar veel valt daar nog niet uit te concluderen.

De praktische uitvoering werd overgelaten aan zelfgeknutselde labrobots met LabView-besturing, die geheel automatisch een reeks verschillende experimenten kunnen doen tot en met de HPLC-analyse. Zelf spreekt Cronin van ‘search engines’.

Na 18 maanden zoeken kwam een combinatie van omstandigheden boven die spontane peptidesynthese mogelijk maakt. Bij kamertemperatuur loopt het proces vrijwel altijd stuk op ringsluiting: zodra twee aminozuren aan elkaar zitten reageren de open uiteinden met elkaar tot een cyclisch diketopiperazine dat thermodynamisch te stabiel is om verder nog iets te doen,. Maar bij hogere temperatuur blijken die ringen veel minder stabiel en kunnen ze zich wél weer openen, waarna er een derde aminozuur aan kan worden gezet.

Bij die temperatuur moet je denken aan ongeveer 130 graden Celsius. Dan wordt de helft van de aanwezige aminozuren ingebouwd in ketens van maximaal zo’n 20 aminozuren lang. Uiteraard houdt die temperatuur in dat al het water is verdampt; ook het water dat vrijkomt bij het ontstaan van een peptidebinding is vrijwel meteen weg. Cronin heeft echter wel aanwijzingen dat er voortdurend ketens worden verbroken, waarna de uiteinden in een andere volgorde weer worden gecombineerd.

Het zou kunnen betekenen dat de eerste peptideketens ontstonden als de oersoep over vulkanisch gesteente heen spoelde en daar vervolgens verdampte, waarna de aminozuren konden reageren tot ze bij het volgende getij weer het water in spoelden. Of dat hard genoeg ging om zoden aan de dijk te zetten, is de volgende vraag.

bron: Royal Society of Chemistry