Je leest:

Hoe de eerste cel zichzelf in elkaar zette

Hoe de eerste cel zichzelf in elkaar zette

Auteur: | 12 augustus 2015

We waren er natuurlijk niet bij, vier miljard jaar geleden, toen de allereerste cel ontstond. Het blijft dus speculeren hoe het is gegaan. Op basis van experimenten denken onderzoekers uit de Verenigde Staten nu te weten hoe onderdelen van de primitieve cel samenkwamen.

Protocel
Model van een primitieve cel.

De eerste cel die het levenslicht zag was waarschijnlijk erg simpel: een blaasje omgeven door een vliesje met binnenin wat eiwit en korte strengen nucleïnezuur, zoals RNA. Maar hoe stelde deze primitieve cel zichzelf samen uit deze onderdelen?

Onderzoek van de groep van Nobelprijswinnaar Jack Szostak van het Massachusetts General Hospital in de Verenigde Staten laat zien hoe dit mogelijk gebeurde. Bepaalde Molecuul , die waarschijnlijk al aanwezig waren op de prebiotische aarde, waren in staat om RNA aan membraanblaasjes te hechten, wijzen hun experimenten uit. De ontdekking beschreven ze in het vakblad Angewandte Chemie, dat het artikel bombardeerde tot hot paper.

RNA gevangen

Wetenschappers die zich bezighouden met het ontstaan van leven denken dat RNA het nucleïnezuur was in primitieve cellen. RNA kan namelijk net als DNA (ook een nucleïnezuur) genetische informatie opslaan, maar is daarnaast in staat om chemische reacties te katalyseren. Die dubbele functie kon de eerste cel op weg helpen, is het idee.

Membraan
Het celmembraan is een vlies dat de cel omsluit. Het scheidt de inhoud van de cel van zijn omgeving.
Stichting Biowetenschappen en Maatschappij

Ook een membraan was onontbeerlijk voor de primitieve cel. Door dit omhulsel konden RNA- en andere moleculen gevangen blijven in het blaasje. Een andere rol van het membraan was dat het oppervlak diende als platform voor chemische reacties waarbij RNA betrokken was. De dag dat RNA hechtte aan een membraanblaasje was waarschijnlijk een grote gebeurtenis in de evolutie van de cel.

Helpende peptiden

De Amerikanen probeerden simpele manieren te bedenken hoe die binding tussen de onderdelen op de vroege aarde tot stand kwam. Er waren helpers, denken ze, in de vorm van peptiden. Dat zijn moleculen die uit een klein aantal aminozuren bestaan, wat weer de bouwstenen zijn van Eiwit . Hier gaat het om peptiden van slechts zeven aminozuren lang, misschien minder, waarvan het goed mogelijk is dat ze op de vroege aarde rondzwierven.

Liposoom
Peptiden zijn in staat om een RNA-molecuul een membraanblaasje binnen te loodsen.
Wikimedia Commons

De peptiden waarmee het team experimenteerde bestaan uit twee delen. Aan de ene kant zit een waterafstotende, chemische groep die aan het membraan kan binden. Aan de andere kant zit een groep met een positieve lading, oftewel een kationische groep. Deze groep kan binden aan het negatief geladen RNA-molecuul. Op die manier plakt het peptide de onderdelen aan elkaar.

“De peptiden werken eigenlijk als een soort lijm om membranen te binden en daarna RNA aan te trekken en vast te houden op het oppervlak van het membraan”, zegt eerste auteur van het artikel Neha Kamat in het online magazine Chemistry World.

Aannemelijke theorie

De peptiden werken niet alleen als lijm, ze kunnen het membraan ook oversteken om RNA in het blaasje te deponeren. Met een geavanceerde vorm van microscopie namen de onderzoekers dit waar.

Bewijs dat het vier miljard jaar geleden echt op deze manier gebeurde zullen we nooit hebben, maar de ontdekking geeft wel meer inzicht in hoe primitieve cellen zichzelf spontaan kunnen assembleren. “De eenvoud van ons systeem maakt de binding van DNA en celmembraan op de primitieve aarde aannemelijk”, aldus Kamat.

Bron:

  • Neha P. Kamat ea. ‘Electrostatic localization of RNA to protocell membranes by cationicHydrophobic peptides’. Angewandte Chemie. Online op 29 juli 2015. DOI: 10.1002/anie.201505742
  • Kira Welter. Peptide glue may have held first protocell components together. Chemistry World. Online op 10 augustus 2015.
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 augustus 2015

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.