Waar wij vandaan komen. Hoe het komt dat wij denken

De oudste microfossielen ooit gevonden in het westen van Australië

| 0 comments

Micro-organismen met een op zwavel draaiend intermediair metabolisme

In het tijdschrift Nature Geoscience van 21 augustus 2011 wordt beschreven dat in een oeroud gesteente microscopisch kleine structuren zijn gevonden die erg veel op bacteriën lijken, de eerste levensvorm, zoals die zich 3,8 miljard jaar geleden heeft ontwikkeld. Of de microscopisch kleine structuren echt restanten zijn van bacteriën is niet zeker. Wel wijzen de resultaten van de vondst erg sterk in die richting. De bacteriën zijn gevonden in zwart zandsteen in de 3,4 miljard jaar oude Strelley Pool Formation (SPF) in het westen van Australië. Dit zou inhouden dat de microfossielen dateren van slechts enkele honderden miljoenen jaren na het ontstaan van het leven. Op deze plaats van de Strelley Pool Formation was indertijd een strand, of althans een stuk ondiep water bij het strand of in een estuarium. De microfossielen zouden daarmee ouder zijn dan de ook in die buurt gevonden stromatolieten.

 

Microstructuren in clusters

De microstructuren zien er uit als cellen, en zijn allemaal ongeveer even groot, namelijk 5 tot 25 micrometer. Opvallend is dat de celwanden allemaal even dik zijn, namelijk 6 tot 7 nanometer, een kenmerk dat alle levende wezens van alle tijden gemeen hebben. De microstructuren komen in grote aantallen voor in clusters, aan het oppervlak van zandkorrels. Deze clusters vormen samen biofilms, zoals die zich ook in onze dagen vormen op bij voorbeeld zandkorrels; als men een glas water gedurende enkele dagen staan, dan gaat het glas aan de binnenkant glad aanvoelen met de vingers; dit komt door de biofilm die is ontstaan. De hoeveelheden stikstof, koolstof en zwavel in de microfossielen wijzen ook op een mogelijk biologische oorsprong. Het is met name de ruimtelijke ordening, typisch voor micro-organismen, van alle elementen samen die de sterkste aanwijzing vormen voor biologische oorsprong. Omdat er relatief veel zwavel is gevonden in de vorm van pyriet, denkt men dat deze microfossielen, toen ze nog leefden, zwavel gebruikten als elektronendragers, in plaats van zuurstof nu. Dit zou inhouden dat er in ieder geval een op zwavel draaiend intermediair metabolisme was bij deze microfossielen.

 

Een moleculair apparaatje dat heeft bijgedragen aan het ontstaan van het leven: ribosomen, trillend van de spanning

De in de ogen van Diametheus belangrijkste bevinding van deze studie is dat er blijkbaar conclusies worden getrokken over het leven aan de hand van scheikundige afvalstoffen van het intermediair metabolisme, en aan de hand van celonderdelen, zoals de celwand. Ook in onze tijd zijn alle celwanden van alle levende wezens ongeveer even dik als die, gevonden in deze fossiele micro-organismen. Het zijn nog geen studies naar individuele moleculen, maar het komt er al wel dichtbij. Diametheus beschrijft in hoofdstuk 5 van zijn boek “Geagonia” hoe volgens hem het leven is ontstaan. Daarbij maakt hij gewag van drie ontwikkelingen die tegelijk hebben plaatsgevonden, en die, samengevoegd, tot het leven hebben geleid. Een van deze drie ontwikkelingen is het ontstaan van celmembranen, ongeveer 6 tot 7 nanometer dik en die spontaan gesloten vesikels vormen. Deze celmembranen zijn nu dus teruggevonden in de fossiele micro-organismen, hetgeen inhoudt dat de membraanstructuur oer- en oeroud is, en bovendien sinds het begin van het leven niet meer is veranderd. Het tweede mechanisme dat mede aan het ontstaan van leven heeft bijgedragen is het mechanisme van RNA, de voorganger van het algemeen bekende DNA.

 

RNA vormt relatief grote moleculen met heel specifieke vormen en heel specifieke taken; deze RNA moleculen zijn dus eigenlijk een soort van moleculaire machientjes, ribosomen genaamd; deze moleculaire machientjes zijn geheel vergelijkbaar met de moleculaire grasmaaier die Diametheus in een eerder blog reeds noemde. Een van die specifieke taken is het opzetten van een moleculair systeem dat elektronen moet overdragen van het ene molecuul naar het andere: de ademhalingsketen. In de meeste organismen van vandaag worden de elektronen uiteindelijk op zuurstof overgedragen, soms echter ook op zwavel. Het zou dus niet moeten worden uitgesloten dat in de microfossielen ook ribosomen aanwezig zouden kunnen zijn. Hoewel de hierboven aangegeven studie echt fantastisch is, denkt Diametheus dat het nog spannender zal worden als er nieuwe technieken zouden kunnen worden uitgewerkt waarmee het mogelijk is om individuele moleculen terug te vinden in dergelijk oude gesteenten als waarin bovengenoemde microfossielen zijn gevonden. Het zou een nieuwe tak van wetenschap kunnen worden: moleculaire paleobiologie.

 

Zinderende wetenschap

Wat zou het spannend zijn als we bijvoorbeeld in die microfossielen daadwerkelijk een ribosoom zouden kunnen vinden, of misschien zelfs in nog oudere gesteenten, bijvoorbeeld van tegen de vier miljard jaar oud, toen het leven nog in de maak was; dus nog voor dat de eerste bacterie zich ontwikkeld had. De vondst van één enkel ribosoom van bijvoorbeeld 3,4 tot 3,8 miljard jaar oud, zou al absoluut wereldnieuws zijn. Zulk een ribosoom was misschien een van al die ribosomen die mede tot het leven hebben geleid; misschien was het wel een van de eerst gekopieerde ribosomen ooit, zoals aangegeven door Diametheus in zijn boek Geagonia. Het zou helemaal historisch zijn als we dit ribosoom weer opnieuw, vier miljard jaar nadat het ophield te werken, zijn taak van toen zouden kunnen laten uitoefenen in een reageerbuisje of (kan het nog spannender?) in een bacterie. De wetenschap zindert van de mogelijkheden.

 

Leave a Reply

Required fields are marked *.