Biologen zijn het er niet helemaal over eens waar het eerste leven op aarde ontstond. Het kan zich ontwikkeld hebben op de bodem van de oceaan, in ondiepe rotspoelen of uit bouwstenen geleverd door asteroïde-inslagen — of misschien al het bovenstaande. We weten dat al het leven op aarde water nodig heeft om te overleven, dus waarschijnlijk is het leven daar ontstaan. Maar water alleen is niet genoeg om leven aan te wakkeren; het heeft ook energie nodig.
Tegenwoordig halen de meeste levende wezens hun energie uit het metaboliseren van suikers, maar die moleculen bestonden 3,7 miljard jaar geleden nog niet, toen het leven zich voor het eerst ontwikkelde;
Dus welke energiebronnen waren beschikbaar om de eerste bewoners van de aarde te helpen verschijnen?
Tijdens het Hadeïsche tijdperk (ongeveer 4,6 miljard tot 4 miljard jaar geleden) was de aarde grotendeels een oceaanwereld, met af en toe een vulkanisch eiland dat uit het water stak. Eén theorie over de oorsprong van het leven is dat ultraviolette (UV) straling van de zon hielp om complexe moleculen te creëren in ondiepe rotspoelen op vulkanische eilanden, aldus Eloi Camprubi-Casas (opent in nieuw tabblad) , een bioloog die de oorsprong van het leven bestudeert aan de Universiteit van Texas Rio Grande Valley.
"UV-straling is geweldig omdat het zo energiek is dat het geïoniseerde moleculen genereert, waardoor ze reactiever worden" en meer kans hebben om zich te combineren tot de grotere, complexere moleculen die nodig zijn om de bouwstenen voor het leven te genereren, vertelde Camprubi-Casas aan Live Science. Maar UV-straling veroorzaakt ook het probleem dat alles wat je hebt wordt afgebroken", aldus Camprubi-Casas. Dus zelfs als complexe moleculen werden gevormd, zouden ze ook zijn afgebroken door de straling van de zon.
Daarom vermoeden Camprubi-Casas en zijn collega's dat de oorsprong van het leven ergens ver weg van die warme vijvers plaatsvond — op de bodem van de zee, waar heet, alkalisch water zich mengde met koel, zuur water, waardoor een soep van chemische energie ontstond die de vonk voor de evolutie van het leven zou kunnen zijn geweest.
Diep onder het oceaanoppervlak ontstaan op de plaatgrenzen gebieden met geothermische activiteit als magma uit de aardmantel opstijgt. Koud oceaanwater sijpelt in scheuren in deze hete gebieden en lost mineralen uit het gesteente op. Wanneer het hete water uit de scheuren omhoog komt en in de koude oceaan stroomt, slaan de mineralen neer en vormen "schoorstenen" van organisch materiaal," aldus Camprubi-Casas. Die vloeistof is zeer alkalisch en bevat veel waterstofgas, en tijdens het Hadean barstte de atmosfeer van de aarde van de kooldioxide, waarvan veel in de oceaan oploste, waardoor de oceaan licht zuur werd.
Wanneer het water van de hydrothermale bronnen zich met het in water opgeloste kooldioxide combineerde, werden de resulterende moleculen "veel chemisch actiever, en kun je stikstof gaan toevoegen om aminozuren te maken of stikstof en zuurstof toevoegen om de bouwstenen van DNA te vormen", aldus Camprubi-Casas.
De bouwstenen van het leven leveren vanuit de ruimte
Eén theorie over de oorsprong van het leven op aarde stelt dat de bouwstenen van het leven werden geleverd door inslagen van asteroïden, die in het Hadeïsch tijdperk vaker voorkwamen dan tegenwoordig. Op een asteroïde zou een laag ijs eenvoudige suikers en kleine aminozuren — de grondstoffen voor prebiotische chemie — hebben beschermd tegen veel van de harde straling van de zon, aldus Partha Bera (opent in nieuw tabblad) , een onderzoekswetenschapper bij NASA's Bay Area Environmental Research Institute.
"Deze lichamen worden miljoenen jaren blootgesteld aan zonlicht, en ze produceren radicalen — actieve ingrediënten — die met elkaar kunnen reageren, zelfs bij lage temperatuur," vertelde Bera aan Live Science. Radicalen zijn atomen, moleculen of ionen met een extra elektron, waardoor ze overal mee kunnen reageren;
Volgens deze oorsprongshypothese zouden, toen deze asteroïden de aarde troffen, de zeer reactieve moleculen zich hebben vermengd met andere eenvoudige moleculen in de oceaan om de complexe chemie te creëren die nodig is om leven op gang te brengen. In dit geval zou de energiebron ook geothermische warmte zijn geweest, aldus Bera.
Omdat er zeer weinig (en kleine) gesteentemonsters bestaan uit deze periode in de geschiedenis van de aarde, is het onmogelijk om precies te weten welke energiebron — de zon, geothermische chemie of geothermische hitte — de evolutie van het leven op gang bracht. Maar onderzoek in laboratoria en veel pittige discussies zullen ons helpen onze mogelijke oorsprong te achterhalen.
