Je leest:

Kunnen we voor schepper spelen?

Kunnen we voor schepper spelen?

Hoe de wetenschap leven probeert na te maken

Auteur:
NEMO Kennislink

Mensen, dieren, planten en micro-organismen: de aarde zit vol met leven. Miljarden jaren geleden ontstond leven op aarde met een simpele cel. Kunnen wij mensen het ontstaan van leven namaken en voor schepper spelen? Tijdens NEMO Kennislink Live sprak redacteur Desiree Hoving hierover met drie experts.

NEMO Kennislink Live

Mf29875
DigiDaan voor NEMO

In een serie informatieve discussieavonden op het dak van NEMO Science Museum brengt NEMO Kennislink, in samenwerking met diverse partners, actuele wetenschap en een algemeen publiek bij elkaar om kennis en inzichten te delen. Aansprekende onderwerpen gepresenteerd op een laagdrempelige manier zorgt voor stof tot nadenken en -praten. Lees meer over NEMO Kennislink Live.

Mensen hebben duidelijk verschillende ideeën over wat leven is. Als moderator Desiree Hoving aan de zaal vraagt of een steen leeft, steken slechts twee aanwezigen hun hand op. Een van hen voegt daaraan toe: “Ik vind de steen zelf niet ‘leven’, maar de atomen en moleculen waar de steen uit bestaat wel.” Bij de vraag of een virus leeft, gaan er meer handen in de lucht.

Toch is zowel een steen als een virus geen leven, vertelt hoogleraar organische chemie Bert Meijer van de Technische Universiteit Eindhoven. Iets dat leeft moet voldoen aan zeven criteria, de zogeheten seven pillars of life. Het vermogen om te herstellen, zich aan te passen aan de omgeving en gebruik te maken van energie zijn enkele van die criteria.

Ondanks dat we die criteria kennen, zijn we er toch nog niet achter wat leven precies is. “Toen ik dat laatst aan een basisschoolklas vertelde kreeg ik de vraag: ‘Mijn vader en moeder kunnen wel leven maken, waarom u in een laboratorium niet?’”, vertelt Meijer. Deze vraag laat volgens hem precies zien wat de kwestie zo interessant maakt. Leven is overal, en toch kunnen we het niet maken. Om leven te kunnen maken, moet je beginnen bij de meest simpele vorm van leven, één cel. Pas als we die na kunnen maken, kunnen we leven begrijpen.

P1040747
Van links naar rechts: Bert Meijer, Marileen Dogterom en Patricia Dankers luisteren aandachtig naar de vragen uit het publiek.
NEMO Kennislink

Cellen maken

Een cel bestaat uit verschillende onderdelen, waaronder eiwitten, DNA, membranen en heel veel losse moleculen. We weten precies waar een cel uit bestaat. Waarom is het dan zo moeilijk om een cel te maken? “De interactie tussen al die onderdelen is zeer complex en onbekend. Eiwitten plakken aan elkaar en laten elkaar weer los en alles wordt gereguleerd”, aldus Marileen Dogterom, hoogleraar bionanowetenschappen aan de Technische Universiteit Delft. “Al die interacties en processen in cellen willen we namaken, maar hoe dit moet is onbekend. We kennen de spelregels nog niet.”

Simpelweg alle elementen die nodig zijn voor leven bij elkaar gooien en wat schudden, levert je geen levende cel, stelt Meijer. “Ik geloof wel dat we binnen vijftig jaar in staat zijn om een eenvoudige, minimale cel te maken.”

Er zijn twee manieren om zo’n minimale vorm van leven te creëren. Meijer en Dogterom verwijzen naar de Amerikaanse moleculair bioloog Craig Venter. Hij gaat uit van een levende cel en haalt er dan zoveel mogelijk genetisch materiaal uit, terwijl de cel toch blijft leven. Zo is hij erin geslaagd om meer dan de helft van de genen uit een heel eenvoudige bacterie te verwijderen en de bacterie toch in leven te houden. “Het werd wel een beetje een zielige cel”, zegt Dogterom. Deze uitgeklede cel is niet heel robuust, maar kan toch nog – heel langzaam – groeien en delen. Het bijzondere is wel dat van een derde van de overgebleven genen die functie nog onbekend is.

P1040497
Aan de hand van afbeeldingen geeft Marileen Dogterom een impressie van de onderdelen van cellen.
NEMO Kennislink

Marileen Dogterom pakt het anders aan. Zij hoopt met haar onderzoeksprogramma, dat tien jaar zal lopen, juist van onderaf een cel op te bouwen. Te beginnen met de losse onderdelen en dan in kleine stapjes het geheel in elkaar zetten. “Denk aan een auto. Wanneer je een auto uit elkaar haalt, weet je nog steeds niet hoe een auto werkt. Maar als je met de onderdelen een werkende auto in elkaar zet, begrijp je de auto pas”, legt Dogterom uit. “Dit geldt ook voor cellen.”

De minimale versie van een levende cel die Dogterom en haar collega’s hopen te maken, moet drie eigenschappen hebben. De cel moet voor zijn eigen energiehuishouding zorgen, er moet informatieoverdracht zijn in de vorm van DNA, en de cel moet kunnen groeien en delen.

P1040661
Tijdens de pauze vertelt Bert Meijer meer over het Miller-Urey experiment in de nieuwe tentoonstelling Leven in het heelal op de 3e verdieping in NEMO.
NEMO Kennislink

Oersoep

Ook het historische Miller-Urey-experiment heeft bijgedragen aan dit onderzoeksveld. Tijdens de pauze neemt Meijer de aanwezigen mee naar de derde verdieping van NEMO, waar hij het Miller-Urey-experiment herhaalt. Het experiment moet laten zien hoe de bouwstenen van het leven op aarde (mogelijk) zijn ontstaan. Drie verschillende gassen – methaan, waterstof en ammonia – en vloeibaar water worden blootgesteld aan elektrische ladingen die de bliksem op de vroege aarde simuleren. We weten inmiddels dat uit deze ‘oersoep’ belangrijke moleculen zoals aminozuren – de bouwstenen van eiwitten – kunnen ontstaan. De grote vraag is nu of dat wederom lukt en of er door kleine aanpassingen in het experiment ook nog andere, interessante bouwstenen opduiken. Het experiment zal de komende vijf jaar lopen.

Plastic bloedvat

Een ander belangrijk aspect bij het begrijpen van een cel is het onderzoek naar de omgeving van de cel. Een cel heeft interactie met de omgeving, bestaande uit een soep van moleculen. Deze soep geeft signalen door aan de cel, vertelt Patricia Dankers, hoogleraar biomedische materialen aan de Technische Universiteit Eindhoven. De cel krijgt bijvoorbeeld vanuit de omgeving het signaal om te gaan delen. Als we deze extracellulaire matrix, zoals de soep in vaktermen heet, kunnen namaken, kunnen we de cel beter begrijpen en beïnvloeden.

P1040558
Patricia Dankers laat een plastic buisje zien die ervoor kan zorgen dat een bloedvat volledig biologisch zal herstellen.
NEMO Kennislink

“Met deze informatie kunnen wij een stukje plastic maken dat de biologische eigenschappen van deze extracellulaire matrix krijgt”, vertelt Dankers. “Zo kan een plastic buisje een bloedvat vervangen. Wanneer het buisje is geplaatst, gaan de cellen uit de bloedbaan zich nestelen in het plastic. Het plastic breekt uiteindelijk af en er is een geheel nieuw bloedvat gevormd. Dit is ook mogelijk in de vorm van een plastic hartklep.”

Het voordeel hiervan is dat wanneer het bloedvat of de hartklep is hersteld, het niet vervangen hoeft te worden. De huidige technieken, een metalen hartklep of een hartklep van een varken, slijten op den duur. Wanneer je het lichaam volledig biologisch laat herstellen, is dat verleden tijd.

Waar ligt de grens?

Het onderzoek naar het ontstaan van leven en het maken van leven klinkt interessant, maar ook gevaarlijk. De aanwezigen vinden van niet. ‘Je ziet eigenlijk niets’ en ‘Het is niet echt spannend’ zijn de reacties na het zien van het Miller-Urey-experiment. Maar wanneer we tot het punt komen dat we leven kunnen maken, moeten we echt wel nadenken over hoe ver we willen gaan. Moeten we grenzen stellen aan het maken van leven?

Moeten we denken aan een frankenstein-scenario? “Dat is wel erg overdreven”, vindt Bert Meijer, “maar het is heel belangrijk dat we hier wel over blijven discussiëren. Neem bijvoorbeeld CRISPR-cas9, een techniek waarmee je in DNA kunt knippen. Hoe ver wil je gaan met zulke technologieën?”

Creatie
Mogen wij voor schepper spelen?

“Ethiek is zeker interessant. Is het aan de mens om leven te maken?” vraagt Marileen Dogterom zich af. Patricia Dankers deelt deze bedenkingen. “Ook in mijn vakgebied zijn medisch-ethici betrokken. Mag je met de technologie alleen regeneren of mag je de mens ook verbeteren of zelfs een supermens creëren? Waar is de grens?”

Wat het leven precies is blijft voorlopig nog een mysterie. We kunnen het nog niet maken in een laboratorium. Maar wellicht leidt het onderzoek van zowel Bert Meijer als Marileen Dogterom tot resultaat. Toepassing zoals binnen de regeneratieve geneeskunde, waar Patricia Dankers zich mee bezig houdt, geven in ieder geval een mooi toekomstbeeld.

Luister hier naar de opnames van de zesde editie van NEMO Kennislink Live Kunnen we voor schepper spelen? op TXTRadio.

Deze avond werd georganiseerd door NEMO Kennislink in samenwerking met FMS.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 november 2017

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE