Complexen van overgangsmetalen en steeds ingewikkeldere organische liganden hebben wellicht stukje bij beetje de bouwstenen in elkaar gezet, die nodig waren voor het leven op aarde. Die hypothese lanceren de Amerikaanse onderzoekers Harold Morowitz, Vijayasarathy Srinivasan en Eric Smith in het Biological Bulletin.

Het zou een uitweg kunnen betekenen uit het hardnekkigste kip-of-eiprobleem dat de biochemie kent: als de vorming van aminozuren en nucleotiden alleen kan worden gekatalyseerd door enzymen en andere biologische moleculen die zélf uit aminozuren of nucleotiden bestaan, hoe heeft dat proces dan ooit kunnen beginnen?

(Tenzij het de hand van God was, maar dát vinden deze onderzoekers iets te gemakkelijk)

Morowitz en collega’s zoeken nu de oplossing in overgangsmetalen, zoals ijzer, mangaan, kobalt, koper en zink. Gezien de relatief beperkte beschikbaarheid van deze ‘sporenelementen’ (althans in een vorm waarin de biochemie er iets aan heeft) is het eigenlijk wonderlijk dat het hedendaagse leven ze nog steeds hard nodig heeft. Het wordt iets beter verklaarbaar wanneer je aanneemt dat ze die essentiële rol vanaf het begin al speelden.

De onderzoekers stellen nu dat de opbouw van het leven mogelijk is begonnen met de citroenzuurcyclus, die heden ten dage óók nog steeds een belangrijke rol speelt binnen het celmetabolisme. De moleculen in die cyclus zijn tamelijk simpel, en al eerder is aangetoond dat ze in hydrothermale bronnen op de oceaanbodem spontaan kunnen ontstaan uit basale bouwstenen zoals water, CO2 en ammoniak.

En na een diepe duik in de theorie van metaal-ligandinteracties komt Morowitz tot de conclusie dat de combinatie van overgangsmetalen en citroenzuurcyclusmoleculen (zoals het hier afgebeelde ijzercitraat) wel eens prima katalysatoren zou kunnen opleveren.

Die katalysatoren katalyseren dan de vorming van iets minder simpele organische moleculen, die op hun beurt weer als ligand van een overgangsmetaal kunnen optreden om nóg ingewikkeldere moleculen te helpen maken. Tot je uiteindelijk op het complexiteitsniveau van een primitief eiwit zit. The rest is history, zo besluiten de auteurs.

Ze doen een oproep aan meer praktisch ingestelde collega’s om het eens experimenteel uit te proberen.

bron: Marine Biological Laboratory

Onderwerpen