heel wat meer dan vroeger. Zo kwamen er na de tweede
wereldoorlog:
- de absolute ouderdomsbepalingen, die ons veel meer
inzicht geven aangaande de ontzaglijk lange tijd, die er
verlopen is sinds het ontstaan van de aarde;
- de elektronenmicroscoop die, hoewel daterend van voor
de tweede wereldoorlog, pas nadien algemeen in
gebruik is gekomen en ons veel beter dan voorheen in
Staat stelt de onderdelen (organellen) van de cel te
bestuderen;
- de methode van het radioactief merken van bepaalde
stoffen, waardoor allerlei processen in het levende
organisme beter bekend worden;
de ontdekking van het DNA, dat een sleutelrol speelt bij
het doorgeven van de erfelijke eigenschappen;
| | de ruimtevaart, die voor gegevens zorgde van andere
planeten, waarmee we de onze kunnen vergelijken en
die er door het vinden van een viereneenhalf miljard jaar
oude steen op de maan toe bijdroeg, dat we de ouderdom
van de aarde op ten minste dezelfde leeftijd stellen.
De chemische evolutie
Een typisch kenmerk van levende Organismen is, dat er
gewerkt wordt met stoffen die grote moleculen hebben,
zoals suikers, vetten en eiwitten. Vooral bij de eiwitten
kunnen de moleculen erg groot zijn, tot duizenden atomen
per molecule. Om leven te laten ontstaan zullen dergelijke
stoffen voorhanden moeten zijn. Maar alle suikers, vetten
en eiwitten die we kennen, zijn gemaakt in levende plante-
of dierecellen. Kunnen zulke stoffen nu ook buiten een
levende cel ontstaan? Het antwoord op die vraag luidt dat
zulke stoffen wel buiten de levende cel kunnen ontstaan,
maar niet in de huidige atmosfeer.
Een in dit verband belangrijk experiment is in 1953 uit-
gevoerd door Miller. Hij plaatste twee elektroden in een
glazen bol en vulde deze daama met methaan (aardgas),
waterdamp, waterstof en ammoniak. Daama liet hij een
week lang vonken overspringen tussen de elektroden.
Nadien bleek bij analyse dat door de ingevoerde energie
uit de oorspronkelijke gassen aminozuren waren ontstaan.
Dat is erg belangrijk, want een reeks aminozuren, aan
elkaar gekoppeld, vormt een eiwit. Behalve eiwitten
worden ook suikers en vetten gevormd en eveneens
bestanddelen van het DNA. Wanneer er echter zuurstof
bij dit mengsel wordt gedaan, lukt de synthese niet. Dat
hoeft ons niet te verbazen, er gebeurt immers precies
hetzelfde als in de verbrandingscilinder van een auto,
waar de vonken tussen de electroden van de bougie de
verbranding, d.w.z. de verbinding van benzine met
zuurstof, in gang zetten.
Ook de verbrandingsprodukten zullen gelijk zijn, te weten:
waterdamp, koolzuurgas en stikstofoxyde. Ingewikkelde
organische verbindingen kunnen dus wel ontstaan in een
atmosfeer die geen vrije zuurstof bevat. Zou het dan niet
zo kunnen zijn, dat de aardse atmosfeer vroeger geen vrije
zuurstof bevatte, net zoals de atmosfeer van de andere
planeten nu? Dan zou een chemische evolutie, d.w.z. het
ontstaan van allerlei ingewikkelde organische verbindingen,
nodig als basis voor het leven, veel aannemelijker
worden. Men is gaan zoeken of er in de natuur aanwij-
zingen te vinden waren voor het bestaan van een oer-
atmosfeer zonder vrije zuurstof. Inderdaad zijn er ver-
schillende vondsten gedaan, die in die richting wijzen. Zo
vindt men in afzettingsgesteenten, zanden en grinden,
waarvan bekend is dat ze erg oud zijn, een bepaalde
uraniumverbinding, die zieh, aan de lucht blootgesteld,
snel omzet in een verbinding met meer zuurstof. Een
ander feit is, dat de ‘rode aardlagen’, die hun kleur te
danken hebben aan de ijzer-zuurstofverbinding, die we
kennen onder de naam roest, in de oudste aardlagen niet
voorkomen. Hoewel in de jaren zeventig wel is betwijfeld
of de vroege aardatmosfeer wel zo zuurstofarm was,
nemen de huidige onderzoekers aan dat er in de oer-
atmosfeer geen vrije zuurstof voorkwam. Wel zou er water
in overvloed aanwezig zijn geweest met daamaast waterdamp,
waterstofgas, koolzuurgas, ammoniak en methaan.
Door energie-ontladingen (bliksemschichten, vulkaan-
uitbarstingen, ultraviolet licht, dat nog niet door ozon
werd tegengehouden) zouden uit deze gassen allerlei
organische verbindingen zijn ontstaan, die met het water
een z.g. oersoep, ongeveer zo dik als heldere kippesoep,
vormden.
Voortbouwend op het werk van Miller lukte het andere
onderzoekers al experimenterende te komen tot moleculen
bestaande uit lange ketens aminozuren. Protei'-
noi’den, eiwitachtigen, noemden de onderzoekers deze
moleculen. Een bescheiden naam, want het eiwit van het
hormoon insuline heeft ongeveer dezelfde lengte. Ook
bleek dat eiwitachtige mengseis, vooral als ze na indrogen
opnieuw met water in aanraking komen, zieh spontaan
organiseren tot bolletjes met een membraam eromheen.
Onder de microscoop lijken ze op het eerste gezicht wat op
cellen. Ze worden coacervaten genoemd. Men denkt zieh
nu de eerste levende cellen als coacervaten, die een
zichzelf onderhoudende stofwisseling bezaten en zieh
konden reproduceren. De grote vraag is echter hoe die
stofwisseling en die vermenigvuldiging op gang kwamen.
Samenvattend kunnen we zeggen dat alle basale elemen-
ten nodig voor het ontstaan van leven in de oersoep
voorkwamen, maar dat de wijze waarop ze georganiseerd
moeten worden om tot leven te komen ons (nog) niet
bekend is. Waar de moeilijkheden liggen, zal iets
duidelijker worden wanneer we de levende cel wat nader
gaan bekijken.
De levende cel wat nader bekeken
Dieren en planten zijn opgebouwd uit cellen. Laten we
zo’n cel eens nader bekijken. Als voorbeeld nemen we een
cel van de lever, een chemisch actief orgaan met niet al te
gespecialiseerde cellen. Wanneer we zo’n levercel sterk
vergroten, zien we dat daarin allerlei onderdelen (organellen)
aanwezig zijn. Zo zijn er o.a.:
- de celkern, waarin de Codes voor de aanmaak van eiwit
en de zelfduplicering worden bewaard;
- de mitochondrien, die zorgen voor de energie die nodig
is voor de vele processen, die zieh in de cel afspelen. Zo
doen dat door suikers en vetten af te breken en de daarbij
vrijkomende energie netjes op te bergen in z.g. hoogenergetische
moleculen. Zulke moleculen zou men
kunnen vergelijken met een lucifer; bij afstrijken komt
veel wärmte vrij;
- de ribosomen, die eveneens nodig zijn voor de eiwit-
opbouw. Voor we daar verder op in kunnen gaan, eerst
nog iets over de eiwitten en over de stof desoxyribo-
nucle'inezuur, afgekort tot DNA.
Eiwitten zijn voor het leven uiterst belangrijke stoffen.
Behalve dat ze de bouwstenen vormen voor verschillende
structuren kunnen ze de chemische reacties, die in de cel
plaatsvinden, versnellen. Zonder deze katalyserende
werking van de eiwitten zouden die reacties bij een
temperatuur van 37 graden veel te langzaam verlopen.
Voor iedere reactie is een ander eiwit nodig. Een chemisch
Afb. 13. Een klein eiwitmolecule, de chemisch actieve atoom-
groepen donker gemaakt.
actieve cel als de levercel zal daarom vele soorten eiwit
nodig hebben. Een eiwit bestaat uit een keten aaneen-
geregen aminozuren. Toch moeten we eiwitmoleculen
niet als lange draden voorstellen. De keten vouwt zichzelf
namelijk op en er ontstaat een klompje. In dat klompje is
een soort kloof. Daarin liggen de chemisch actieve
atoomgroepen van het eiwit. De vorm van de kloof is
zodanig, dat een molecule van de stof, die door het eiwit
zal worden bewerkt, daar precies in past. Voor de opbouw
van eiwitten worden twintig aminozuren gebruikt. Er
komen er in de natuur wel meer voor, maar alleen die
twintig worden gebruikt voor de eiwitopbouw. Deze
twintig aminozuren worden door alle levende wezens voor
dit doel gebruikt. Men zou een eiwit kunnen opvatten als
een woord, opgebouwd met de letters van een twintig-
letterig alfabet. Maken wij met ons alfabet woorden die
door de bank genomen niet langer zijn dan een letter of
acht ä tien, met het aminozuuralfabet worden woorden
van gemiddeld twee- tot vierhonderd letters gemaakt.
Gezien de belangrijke functies van de eiwitten had men
gedacht dat ze ook bij de celdeling een hoofdrol zouden
speien. Het was daarom een verrassing toen bleek dat de
hoofdrol hier voor een heel andere stof was weggelegd.
Dat is het DNA, dat de drager bleek te zijn van de erfelijke
eigenschappen. Het molecule van het DNA is spiraal-
vormig gewonden. Men kan het vergelijken met een
wenteltrap. Maar dan wel een met duizenden treden. De
stijlen van de trap worden gevormd door afwisselend een
suiker, een fosfor houdende groep, dan weer een suiker
etc. De treden van de trap zitten tussen de suikers. De
treden worden gevormd door vier stoffen, die we a, b, c en
d zullen noemen. Hoe ze er precies uitzien is voor dit
verhaal niet belangrijk. Wel is van belang dat in een trede
naast stof a alleen stof b kan voorkomen en stof c alleen
maar in combinatie met d voorkomt. Drie opeenvolgende