door Michael Tuk » ma 01 jan 2007, 16:37
Hoe is eigenlijk de "eerste cel" ontstaan waaruit alle levende soorten zijn ontwikkeld?
Het ontstaan van de eerste levende cel was een langdurig, maar onvermijdbaar proces, gebaseerd op chemische wetten (mogelijkheden) en daardoor redelijk eenvoudig te reconstrueren:
In het begin was onze planeet een levendige wereld nog voor het een levende werd. Het was een wereld in beroering, waarvan de oppervlakte bij voortduring werd rondgedraaid, gebeukt, verschrompeld, opgeheven en begraven in een eindeloze beweging van materie en energie. Duizenden vulkanen hoestten de eerste aardse atmosfeer op van methaan, ammoniak, kooldioxyde en waterdamp. Tevens werd er een rijke voorraad aan mineralen uitgestoten die anders voor altijd diep in het gesteente zou zijn opgesloten. Condensatie zorgde voor regen die een gedeelte van alles wat ermee in aanraking komt oplost. Ook winden namen aan het destructieproces deel, de daardoor meegevoerde schilfers en gruis losten in het water op.
In slechts een paar miljoen jaar waren de vergarende meren, rivieren en zeeën op aarde een dunne 'soep' geworden, dat alles bevatte uit bodem en lucht. Water veranderde het karakter van de aarde totaal. Door verdamping en condensatie stabiliseert het de temperatuur op aarde en maakt de extreme verschillen kleiner. Luchtstromingen binnen de wolken veroorzakingen elektrische ladingen. De energie van elke ontlading daarvan kan chemische stoffen tot een verbinding dwingen die anders niet mogelijk zou zijn. Verder verwarmd en afkoelt water langzamer dan veel andere vloeistoffen. Daardoor is alles wat er in opgelost is beschermd tegen sterke temperatuurveranderingen. Zonder deze eigenschappen kon leven niet ontstaan.
De dunne, giftige atmosfeer werd gebombardeerd door de bliksem en door de straling van de zon. De daardoor ontstane nieuwe, grotere moleculen kwamen door de regen in de zeeën terecht. Onder deze moleculen waren aminozuren, lipoïden, purinebasen en minerale zouten zoals fosfaat uit de rivieren die zich met suiker tot suikerfosfaten verbinden.
Als er toen al levende wezens waren geweest, zouden die deze moleculen als 'voedsel' hebben beschouwd, aangezien de energie die de verbinding tot stand bracht, weer kan vrijkomen als ze worden afgebroken. Er waren echter nog geen levende wezens, dus de moleculen hoopten zich steeds dichter opeen onder de oppervlakte, waardoor de 'soep' steeds rijker werd.
Alleen in het water konden deze moleculen dicht genoeg bij elkaar komen. De door de energie uit de atmosfeer geactiveerde aminozuren gedragen zich als een magneet en vormen met elkaar lange rijen, eiwitten of proteïnen genoemd. Suikerfosfaten grijpen elkaar en een van de vier purinebasen, zo ontstaan nucleotiden. Door energie geactiveerd, verbinden sommige hiervan tot ketens, die nucleïnezuren worden genoemd. Aan de oppervlakte van de soep rijen de lipoïden zich aaneen. Als er veel van zijn, wippen sommige om en vormen een dubbele, zogenaamde bimoleculaire laag die in de soep omlaag kan zakken.
Er was een eindeloos tweerichtingsverkeer, opbouw en afbraak. Honderden miljoenen jaren verstreken, maar de opbouw kreeg langzaam de overhand. Een belangrijke stap was toen een keten van nucleïnezuren een dubbele keten vormde. Een enkele keten is zwak en kwetsbaar, maar wanneer iedere nucleotide zich kan hechten aan zijn eigen compementaire nucleotide, is de zo ontstane keten zonder blootliggende 'stekkers' en 'stopcontacten' sterker en stabieler. Zo'n dubbele keten wordt desoxyribonucleïnezuur genoemd (DNA).
Een volgende stap was toen een lange rij aminozuren zich met een andere rij verbond en daarmee een dubbele tros vormde. In deze vorm zijn ze beter beschermd en stabieler. Het grote moment kwam als een van de ketens aminozuren zich verbindt met een andere van een verschillend type tot een tros die zich gretig met nog meer aminozuren verbindt. Zo groeien ze sneller. Het duurde echter een hele tijd om door die soep naar elkaar toe te drijven. Het probleem was dus om bij elkaar te komen en te blijven. De oplossing daarvoor was de volgende stap. Regendruppels die op het oppervlak vielen, verstoorden het dunne vliesje lipoïden, zodat stukjes ervan zonken en blaasjes ontstonden. Deze vingen vele malen die dubbele ketens nucleïnezuren en krulden rijen aminozuren op. Eveneens konden afzonderlijke aminozuren en nucleotiden gemakkelijk in zo'n hulsje terechtkomen.
Enigzinds beschermd tegen een wereld van chemische chaos konden de rijen en ketens nu in betrekkelijke rust groeien. Ze werden meer stabiel, zozeer dat ze snel uit hun membranen groeiden. Wanneer dat gebeurde, barstte de membraan en vormden nieuwe blaasjes met elk een gedeelte van de oorspronkelijke inhoud. Een onzekere, primitief soort vermenigvuldiging was hiermee voltrokken. Hoe deze onzekere gebeurtenis minder onzeker te maken lag nauw samen met een ander probleem: de 'dood'. Zelfs in hun nieuwe, betrekkelijk stabiele toestand zouden de opgekronkelde rijen aminozuren en eiwitten worden afgebroken. Hoe moesten ze worden vervangen? Er was iets in die soep aanwezig dat een manier had om de preciese volgorde van de aminozuren in een bepaald eiwit kon registreren: namelijk het desoxyribonucleïnezuur. Hun vier nucleotiden vormen een perfecte code om vast te leggen welke aminozuren met elkaar worden verbonden en in welke volgorde. De code wordt in tripletten 'gelezen', zodat er drie aminozuren zij aan zij gaan liggen als boten die aan hun eigen steiger meren. Zodra ze gemeerd zijn, gaan ze kop aan staart liggen en maken zich los van de nucleïnezuurketen, die dan weer vrijkomt om een ander stel van identieke aminozuren aan te trekken...en dit herhaalt zich telkens weer.
Hier hebben we de ingrediënten voor een levende cel: door een beschermende membraan omgeven DNA dat zichzelf kan dupliceren, waardoor de cel zich bij gunstige omstandigheden kan delen in twee levensvatbare cellen. DNA werd tot een patroon waarnaar elk specifiek celeiwit kon worden nagemaakt. Om een eiwit te maken, ritst het DNA zich overlangs open en maakt het een kopie van een van de helften. Deze kopie, ribonucleïnezuur (RNA) genaamd, gaat er als een boodschapper op uit en doet al het ruwe werk van het telkens opnieuw samenvoegen van de aminozuren tot eiwitten.
Een andere grote vooruitgang in stabiliteit kwam toen sommige eiwitten als een versneller van deze processen begonnen te werken, terwijl andere ze juist afremden. Nu kon de primitieve cel zich sterk ontwikkelen als er een overvloed aan energie was, en kalm aan doen als de voedselvoorraad verminderde. De cel kon beginnen op zijn omgeving te reageren: hij kon beginnen te
leven.
Dus plaats die koran maar terug in de boekenkast bij de afdeling 'fictie'.
[quote]Hoe is eigenlijk de "eerste cel" ontstaan waaruit alle levende soorten zijn ontwikkeld?[/quote]
Het ontstaan van de eerste levende cel was een langdurig, maar onvermijdbaar proces, gebaseerd op chemische wetten (mogelijkheden) en daardoor redelijk eenvoudig te reconstrueren:
In het begin was onze planeet een levendige wereld nog voor het een levende werd. Het was een wereld in beroering, waarvan de oppervlakte bij voortduring werd rondgedraaid, gebeukt, verschrompeld, opgeheven en begraven in een eindeloze beweging van materie en energie. Duizenden vulkanen hoestten de eerste aardse atmosfeer op van methaan, ammoniak, kooldioxyde en waterdamp. Tevens werd er een rijke voorraad aan mineralen uitgestoten die anders voor altijd diep in het gesteente zou zijn opgesloten. Condensatie zorgde voor regen die een gedeelte van alles wat ermee in aanraking komt oplost. Ook winden namen aan het destructieproces deel, de daardoor meegevoerde schilfers en gruis losten in het water op.
In slechts een paar miljoen jaar waren de vergarende meren, rivieren en zeeën op aarde een dunne 'soep' geworden, dat alles bevatte uit bodem en lucht. Water veranderde het karakter van de aarde totaal. Door verdamping en condensatie stabiliseert het de temperatuur op aarde en maakt de extreme verschillen kleiner. Luchtstromingen binnen de wolken veroorzakingen elektrische ladingen. De energie van elke ontlading daarvan kan chemische stoffen tot een verbinding dwingen die anders niet mogelijk zou zijn. Verder verwarmd en afkoelt water langzamer dan veel andere vloeistoffen. Daardoor is alles wat er in opgelost is beschermd tegen sterke temperatuurveranderingen. Zonder deze eigenschappen kon leven niet ontstaan.
De dunne, giftige atmosfeer werd gebombardeerd door de bliksem en door de straling van de zon. De daardoor ontstane nieuwe, grotere moleculen kwamen door de regen in de zeeën terecht. Onder deze moleculen waren aminozuren, lipoïden, purinebasen en minerale zouten zoals fosfaat uit de rivieren die zich met suiker tot suikerfosfaten verbinden.
Als er toen al levende wezens waren geweest, zouden die deze moleculen als 'voedsel' hebben beschouwd, aangezien de energie die de verbinding tot stand bracht, weer kan vrijkomen als ze worden afgebroken. Er waren echter nog geen levende wezens, dus de moleculen hoopten zich steeds dichter opeen onder de oppervlakte, waardoor de 'soep' steeds rijker werd.
Alleen in het water konden deze moleculen dicht genoeg bij elkaar komen. De door de energie uit de atmosfeer geactiveerde aminozuren gedragen zich als een magneet en vormen met elkaar lange rijen, eiwitten of proteïnen genoemd. Suikerfosfaten grijpen elkaar en een van de vier purinebasen, zo ontstaan nucleotiden. Door energie geactiveerd, verbinden sommige hiervan tot ketens, die nucleïnezuren worden genoemd. Aan de oppervlakte van de soep rijen de lipoïden zich aaneen. Als er veel van zijn, wippen sommige om en vormen een dubbele, zogenaamde bimoleculaire laag die in de soep omlaag kan zakken.
Er was een eindeloos tweerichtingsverkeer, opbouw en afbraak. Honderden miljoenen jaren verstreken, maar de opbouw kreeg langzaam de overhand. Een belangrijke stap was toen een keten van nucleïnezuren een dubbele keten vormde. Een enkele keten is zwak en kwetsbaar, maar wanneer iedere nucleotide zich kan hechten aan zijn eigen compementaire nucleotide, is de zo ontstane keten zonder blootliggende 'stekkers' en 'stopcontacten' sterker en stabieler. Zo'n dubbele keten wordt desoxyribonucleïnezuur genoemd (DNA).
Een volgende stap was toen een lange rij aminozuren zich met een andere rij verbond en daarmee een dubbele tros vormde. In deze vorm zijn ze beter beschermd en stabieler. Het grote moment kwam als een van de ketens aminozuren zich verbindt met een andere van een verschillend type tot een tros die zich gretig met nog meer aminozuren verbindt. Zo groeien ze sneller. Het duurde echter een hele tijd om door die soep naar elkaar toe te drijven. Het probleem was dus om bij elkaar te komen en te blijven. De oplossing daarvoor was de volgende stap. Regendruppels die op het oppervlak vielen, verstoorden het dunne vliesje lipoïden, zodat stukjes ervan zonken en blaasjes ontstonden. Deze vingen vele malen die dubbele ketens nucleïnezuren en krulden rijen aminozuren op. Eveneens konden afzonderlijke aminozuren en nucleotiden gemakkelijk in zo'n hulsje terechtkomen.
Enigzinds beschermd tegen een wereld van chemische chaos konden de rijen en ketens nu in betrekkelijke rust groeien. Ze werden meer stabiel, zozeer dat ze snel uit hun membranen groeiden. Wanneer dat gebeurde, barstte de membraan en vormden nieuwe blaasjes met elk een gedeelte van de oorspronkelijke inhoud. Een onzekere, primitief soort vermenigvuldiging was hiermee voltrokken. Hoe deze onzekere gebeurtenis minder onzeker te maken lag nauw samen met een ander probleem: de 'dood'. Zelfs in hun nieuwe, betrekkelijk stabiele toestand zouden de opgekronkelde rijen aminozuren en eiwitten worden afgebroken. Hoe moesten ze worden vervangen? Er was iets in die soep aanwezig dat een manier had om de preciese volgorde van de aminozuren in een bepaald eiwit kon registreren: namelijk het desoxyribonucleïnezuur. Hun vier nucleotiden vormen een perfecte code om vast te leggen welke aminozuren met elkaar worden verbonden en in welke volgorde. De code wordt in tripletten 'gelezen', zodat er drie aminozuren zij aan zij gaan liggen als boten die aan hun eigen steiger meren. Zodra ze gemeerd zijn, gaan ze kop aan staart liggen en maken zich los van de nucleïnezuurketen, die dan weer vrijkomt om een ander stel van identieke aminozuren aan te trekken...en dit herhaalt zich telkens weer.
Hier hebben we de ingrediënten voor een levende cel: door een beschermende membraan omgeven DNA dat zichzelf kan dupliceren, waardoor de cel zich bij gunstige omstandigheden kan delen in twee levensvatbare cellen. DNA werd tot een patroon waarnaar elk specifiek celeiwit kon worden nagemaakt. Om een eiwit te maken, ritst het DNA zich overlangs open en maakt het een kopie van een van de helften. Deze kopie, ribonucleïnezuur (RNA) genaamd, gaat er als een boodschapper op uit en doet al het ruwe werk van het telkens opnieuw samenvoegen van de aminozuren tot eiwitten.
Een andere grote vooruitgang in stabiliteit kwam toen sommige eiwitten als een versneller van deze processen begonnen te werken, terwijl andere ze juist afremden. Nu kon de primitieve cel zich sterk ontwikkelen als er een overvloed aan energie was, en kalm aan doen als de voedselvoorraad verminderde. De cel kon beginnen op zijn omgeving te reageren: hij kon beginnen te [i]leven[/i].
Dus plaats die koran maar terug in de boekenkast bij de afdeling 'fictie'.