Het zal weinig voorstellen. Een plomp van een celletje dat niets anders kan dan zichzelf in stand houden. Meer niet. En toch is het van de grootste ambities van de synthetische biologie: nieuw leven creëren. Verspreid over de hele wereld zijn wetenschappers met de bouw van zo’n primitieve cel bezig. Ze noemen het de protocel. Erg ver zijn ze nog niet: alle protocellen die tot nu zijn bedacht, bestaan alleen maar als schets in een computer.
Nieuw leven scheppen klinkt misschien wat overmoedig. Afgezien van de vraag of wetenschappers hiermee niet een toelaatbare grens overschrijden en de soms gehoorde mening dat het scheppen van leven alleen in de handen een god thuishoort, is een dikke ‘waarom’ hier op zijn plaats. Wat voor zin heeft het überhaupt om zoiets essentieels van de natuur na proberen te doen?
In een interview met New Scientist zegt de Deense protocelwetenschapper Steen Rasmussen van de Universiteit van Kopenhagen, dat leven nabouwen wel degelijk nut heeft. Het is volgens hem de beste manier om erachter te komen wat iets levend maakt. En dus ook wat het niet-levend maakt. Bovendien kan het antwoorden opleveren over het ontstaan van leven op aarde – en elders.
Rasmussen is één van die onderzoekers die een schets van een protocel in de computer heeft zitten. Voor synthetisch biologen als hijzelf bestaat een protocel gewoon uit een hoopje moleculen die een paar essentiële chemische snufjes heeft. Rasmussens protocel heeft drie belangrijke chemische eigenschappen: het vermogen om energie uit andere moleculen te halen en daardoor te groeien, het dragen van een ‘kookboek’ met instructies – een soort DNA dus – en een stevig bouwwerkje om dit alles bij elkaar te houden. Uiteindelijk zal dit energievretende molecuul steeds groter worden en soms in tweeën breken – en dat zijn de nakomelingen.
Moleculen die groeien en delen, dat klinkt niet erg levendig. Inderdaad, zegt geneticus Francis Collins in een interview met NOVA Science: daar zit waarheid in. Het bouwen van de eerste protocel zal daarom weinig spectaculair zijn. Wat betreft Collins is daarom de grens tussen leven en niet-leven niet zwart-wit, maar eerder grijs. Des te meer ingewikkelde eigenschappen de protocel heeft, des te levendiger wij als mensen hem zullen vinden.
De eerste protocel zal – als hij ooit wordt uitgevonden – dus erg simpel zijn. Kijken we naar Rasmussens idee van een protocel, dan valt op dat de hoogleraar hem niet wil bouwen met onderdelen die van nature in bestaande levensvormen voorkomen. Dat zou vals spelen zijn – je smokkelt dan immers bestaande uitvindingen van de natuur in je zogenaamde ‘nieuwe’ protocel.
Het gebruiken van onnatuurlijke onderdelen heeft ook zijn praktische kanten. Ze maken de protocel veiliger. Neem het erfelijk materiaal van Rasmussens protocel. Dat zal niet uit DNA bestaan, maar uit een door Rasmussen uitgevonden variant: PNA. En PNA kan geen genetische informatie uitwisselen met DNA uit bestaande bacteriën en dus ook niet plotseling evolueren in onhandige monsters, waar we dankzij Frankensteinverhalen inmiddels bekend mee zijn. Dat is handig als je de protocel bijvoorbeeld tot een biobrandstoffabriekje wilt verbouwen. Iets waarvoor andere synthetisch biologen nu nog gebruik maken van bacteriën, die zich in theorie wél met de natuur kunnen mengen.
Omdat de protocel niet uit onderdelen zal bestaan waarmee leven zoals wij het kennen is ontstaan, zou je hem buitenaards kunnen noemen. Maar zal PNA van de buitenaardsachtige protocel dan niet net als DNA, evolueren? Volgens Rasmussen wel, maar hij wijst erop dat DNA er miljarden jaren over heeft gedaan om überhaupt zoiets als een bacterie te ontwikkelen. De verwachting voor de evolutie van de protocel is dus ook een paar miljard jaar. Tegen die tijd zullen mensen – voor zover wij na al dat evolueren nog op mensen lijken – zich waarschijnlijk eerder druk maken om het afsterven van onze zon, dan om een protocel die een paar extra trucs vertoont.
.jpg){kind=link}
Met een buitenaardsachtige protocel hopen wetenschappers inzicht te krijgen in ons eigen ontstaan. Je hebt dan – naast alle aardse levensvormen – immers een tweede voorbeeld van hoe leven ontstaat. Het maken van een protocel heeft daarom iets weg van het vinden van buitenaards leven – die ontdekking zou ook vragen beantwoorden over de omstandigheden waarin leven kan ontstaan.
Omdat protocellen tot nu toe alleen maar als vereenvoudigde nepversies in computers bestaan, is het niet duidelijk of hij ooit echt gaat komen. Volgens de Nederlandse synthetisch bioloog Bert Poolman is zelfs van wezenlijke toepassingen de komende vijftig nog geen sprake, aldus de hoogleraar biochemie in een interview met deze website. Rasmussen is over zijn eigen werk in New Scientist veel optimistischer: hij verwacht een simpel werkende protocel over tien jaar af te hebben. Of dat lukt, zullen we tegen die tijd wel merken. Hoewel: het is maar de vraag of zo’n zelfstandig klompje cellen opvallend nieuws zal worden.
Ook in dit dossier
- Wat is synthetische biologie? (Kennislinkartikel)
- Klussen met beloftes (Kennislinkartikel)
- Synthetische biologie: een gevaarlijk wapen? (Kennislinkartikel)
- Bacteriën aan de riem (Kennislinkartikel)
Zie ook
- Buitenhof: de razendsnelle opkomst van de synthetische biologie (Video van VPRO)
- Artificial Life (Engelstalige pagina van NOVA’s ScienceNOW)
Meer biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl