Het leven op aarde is waarschijnlijk begonnen op Mars, betoogde biochemicus Steven Benner afgelopen week op een conferentie in Florence. Zou kunnen, zeggen andere experts, maar het is wel wat vergezocht.
Heb je altijd al willen weten hoe een Marsmannetje er uit ziet? Een blik in de spiegel zou wel eens genoeg kunnen zijn om daar achter te komen. De kans is groot dat het leven op aarde een paar miljard jaar geleden is ontstaan op Mars, en vervolgens op een meteoriet is meegelift naar onze aardbol. Dat betoogde althans chemicus Steven Benner van het Westheimer Institute of Science and Technology in Gainesville in de Verenigde Staten afgelopen week op de Goldschmidt conferentie in Florence. Maar niet iedereen is overtuigd…
De aarde vanaf grote hoogte…
THEBLITZ1 at English Wikipedia, via Wikimedia Commons, public domainGunstige omstandigheden
De omstandigheden op Mars waren een paar miljard jaar geleden veel gunstiger om leven te laten ontstaan dan op aarde, zegt Benner. De belangrijkste bouwstenen, koolwaterstoffen, waren op beide planeten aanwezig, evenals de energie die nodig is om hier leven uit te laten ontstaan; licht bijvoorbeeld, of warmte.
Maar dan ben je er nog niet. “Het opwarmen van koolwaterstoffen levert een soort pek op”, zegt Benner. “Om de structuren in de juiste vorm te gieten om er suikers van te maken waaruit RNA kan ontstaan, is tevens geoxideerd molybdeen nodig.” En dat was volgens Benner op aarde nauwelijks aanwezig, omdat er te weinig zuurstof was om het molybdeen te oxideren. “Bovendien was de aarde een paar miljard jaar geleden volledig bedekt met water, en daarin valt RNA – mocht het dan toch gevormd worden – vrijwel meteen weer uit elkaar.”
Molybdeen
De essentiële rol van geoxideerd molybdeen bij het bouwen van complexe moleculen wordt door andere onderzoeken onderstreept. Zo leverde de evolutie pas na twee miljard jaar complexe levensvormen als planten en dieren op. Die trage beginfase werd in 2008 al toegeschreven aan een aanvankelijke gebrek aan zuurstof en molybdeen in de oceanen. Hierdoor konden bacteriën wel floreren, maar konden eukaryoten – waaruit meercellige organismen uiteindelijk ontstonden – de volgende stap in de evolutie niet maken. Ook Michael Russell, die zich al decennialang toelegt op onderzoek naar het ontstaan van het leven, schreef vorig jaar nog over de onmisbaarheid van molybdeen bij het ontstaan van het leven. “Voor wie zijn klassiekers kent zegt het atoomnummer van dit element voldoende”, grapte hij in een interview met Scientific American. Dat is namelijk, je raadt het al, 42.
Molybdeen: Kristalfragment, en blokje van 1 cm3.
Alchemist-hp, via WIkimedia Commons, CC BY 3.0In de loop der miljarden jaren verslechterden de omstandigheden op Mars, en ontwikkelde zich op aarde langzaam maar zeker juist een levensvatbaarder milieu. De meteorietreis van het organische materiaal, van Mars naar de aarde, voltrok zich kennelijk precies op tijd.
Artistieke weergave van de marssonde Curiosity, die Mars nadert.
NASA/JPL-CaltechHoenderhok
Een interessant idee, vindt planeetwetenschapper & astrobioloog Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht, die zelf ook onderzoek doet naar het ontstaan van leven op Mars. “Maar dat kan je aan Benner ook wel overlaten.”
Benner is een goed en gerenommeerd onderzoeker, benadrukt ze, maar tevens iemand die graag op gezette tijden de knuppel in het hoenderhok gooit. “Hij heeft graag het eerste woord.” Dat de omstandigheden op het Mars van een paar miljard jaar geleden inderdaad gunstig waren om leven te laten ontstaan is onlangs gebleken, vertelt Ten Kate. Metingen van de marsrover ‘Curiosity’ – het onderzoekswagentje dat nu al een jaar rondrijdt op Mars – lieten eind maart al zien dat er destijds zowel organisch materiaal als zuurstof op Mars aanwezig was.
Ockhams scheermes
Toch denkt Ten Kate dat het ontstaan van het leven in eerste instantie op aarde zelf gezocht moet worden. “Volgens het principe van Ockhams scheermes”, zegt ze. Want waarom een ingewikkelde theorie bedenken als het ook eenvoudiger kan? Dat vindt ook John Heise, als sterrenkundige verbonden aan het ruimteonderzoeksintistuut SRON in Utrecht. “Als je de aarde van vier miljard jaar geleden als één grote bak met water in thermodynamisch evenwicht beschouwt, dan lukt het inderdaad niet om daar leven in te laten ontstaan”, beaamt hij. Verbindingen die in zo’n evenwichtssituatie ontstaan vallen snel weer uiteen. Dan moet je dus wel uitwijken naar een andere lokatie, zoals bijvoorbeeld Mars, om het ontstaan van het leven te verklaren.
Ook op aarde waren er echter bijzondere plekken met uitzonderlijke omstandigheden, die niet in thermodynamisch evenwicht waren, en waarin veel mineralen in bovengemiddelde concentraties voorkwamen. “Dat dit kraamkamers waren op aarde ligt meer voor de hand dan het idee om de geboorte van het leven naar Mars te laten verhuizen.”
Hydrothermale bronnen
Michael Russell, onderzoeker bij de NASA, wil niet op de lezing van Benner reageren, maar heeft wel een idee waar die kraamkamers op aarde zich bevonden: Bij alkalische (basische) hydrothermale bronnen, op de bodem van de relatief zure oceaan. Hier kwamen hete vloeistoffen uit de diepe aarde door spleten in de zeebodem omhoog, en brachten waterstof, sulfiden, ammoniak en ook het essentiële molybdeen met zich mee. Het verschil in samenstelling tussen de vloeistoffen uit de bronnen en het omringende oceaanwater fungeerde als een batterij die het mogelijk maakte om orde aan te brengen in de chaos van ingrediënten waaruit het leven ontstond, denkt Russell.
De stoffen die neerslaan in een dergelijke omgeving vormen bovendien een soort membranen, waardoor chemische reacties afgeschermd van de buitenwereld plaats konden vinden. Russell’s hypothese won aan kracht in het jaar 2000, toen de alkalische onderzeebron Lost City werd ontdekt in de Atlantische Oceaan. Het bleek een moderne versie te zijn van de bronnen die Russell zich altijd had voorgesteld, en het wemelde er van de micro-organismen. Bovendien waren in de afzettingen rond deze bron inderdaad een soort anorganische membranen ontstaan, waarin water nauwelijks chemisch actief was. “Dus droge plekken op aarde waren ook al niet nodig”, aldus Russell.
Dat je ‘s ochtends in de spiegel een afstammeling van een Marsmannetje of -vrouwtje in de ogen kijkt is dus al met al best mogelijk, maar het zou net zo goed een nakomeling van een diepzeevulkaanbeestje kunnen zijn.