Hallo, mijn naam is Chris Kempes. Ik ben fysisch bioloog en professor aan het Santa Fe Institute en welkom bij deze cursus over de oorsprong van het leven. Hoe het leven is ontstaan is een van de meest intrigerende, ingewikkelde, moeilijke, en nog steeds open vragen van de moderne wetenschap. Doorheen deze cursus gaan we je inleiden tot waarom deze vraag zo moeilijk is, en aan alle verschillende manieren waarop men deze onbeantwoorde vraag probeert op te lossen. Sinds de tijd van Darwin, begonnen we te begrijpen hoe het leven evolueert, diversifieert, nieuwe niches vindt, complexer wordt. En toch begrijpen we nog steeds niet hoe we daarmee terug moeten gaan naar de oorspronkelijke vorming en initiatie en de oorsprong van het leven. Hierbij is het belangrijk te onderkennen dat het leven op een spectrum leeft. En dat spectrum reikt van enerzijds een volledig abiotische wereld naar meercellige wezens zoals wij anderzijds en naar volledige maatschappijen. En op een bepaald punt op dit traject, hebben we een overgang naar datgene dat wij leven noemen. Hoe is het mogelijk dat we van deze abiotische wereld naar een biotische wereld gaan, begrijpend dat dit een deel is van één evolutionair continuüm. Waarom is deze vraag zo moeilijk? Een van de dingen die het moeilijk maken is dat er verschillende types van kennis nodig zijn om dit proces te begrijpen en deze vraag te beantwoorden. Deze types kennis komen uit een verscheidenheid aan disciplines. Traditionele disciplines. We moeten bijvoorbeeld iets van aardwetenschappen begrijpen, van biologie, chemie en fysica, en hoe deze verschillende conceptgebieden elkaar beïnvloeden, en ons helpen begrijpen wat er precies gebeurd is toen het leven zich voor het eerst vormde. In deze cursus zullen we je inleiden tot de hoofdvragen in elk van deze conceptgebieden, en hoe ze zich verhouden tot de oorsprong van het leven. We gaan ook een totaalbeeld vormen, van waar deze interacties en synthese van de verschillende concepten zich bevinden, en zo hopelijk een betere theorie vormen over hoe het leven is ontstaan en tot grotere complexiteit is geëvolueerd. Binnen deze conceptgebieden, wat zijn de hoofdvragen? Met de aardwetenschap als conceptgebied, zijn de hoofdvragen, met betrekking tot de oorsprong van het leven, dingen zoals: Hoe zag de omgeving eruit in de tijd dat het leven zich vormde? We weten reeds dat de vroege Aarde er heel anders uitzag dan de moderne Aarde. En we moeten iets weten over welke soort chemie toen mogelijk was, en hoe deze samenkwamen om het leven te kunnen vormen. Een andere vraag is: Op deze vroege Aarde, wat was de diversiteit en complexiteit van de verschillende micro-omgevingen? Als we denken aan de vroege Aarde, niet enkel als een chemisch andere plaats dan hetgeen we nu kennen, maar ook vele unieke types van micro-omgevingen die bestonden in deze heel andere planetaire omgeving, welke van deze micro-omgevingen waren het meest geneigd leven te genereren, in de eerste instantie, of bezaten het juiste type van chemische complexiteit om op zijn minst het traject te activeren naar een levend organisme. En een andere zeer interessante vraag is Als je eenmaal leven krijgt, als je eenmaal vroeg leven krijgt, hoe begint het met deze geosfeer en deze omgeving te co-evolueren? We begrijpen hoe in de moderne Aarde, het leven inwerkt op het gehele planetaire systeem, we begrijpen door een groot deel van de geschiedenis van het leven hoe het leven inwerkt, een sterke feedback heeft met, en veranderingen aanbrengt op de geologische omgeving en de geosfeer. En de vraag is, toen het leven net was ontstaan, hoe zag de feedback eruit, en hoe werkte deze co-evolutie, en hoe belangrijk was dat voor het specifieke traject dat het leven volgde sinds het zich vormde. Vanuit een biologisch standpunt, zijn de vragen die ons interesseren, hoe gebruiken we alles wat we weten over het moderne leven en hoe werken we daarmee terug in de tijd, zover als we kunnen? Hoe draaien we de klok terug van het moderne leven, om te begrijpen hoe het vroegere leven eruit zag? Dit impliceert het nemen van verschillende fylogenetische of genetische perspectieven om terug in de tijd te kijken. Het omvat ook het stellen van vragen zoals: Wat vertelt de samenstelling, structuur en functie van het moderne leven ons over de oorsprong van het leven? Een andere manier om dit te zeggen is: Welke aspecten van het moderne leven zijn algemeen en welke zijn willekeurig? Wat zijn dan de kenmerken die we in het moderne leven zien, die echt essentieel zijn voor leven met welke oorsprong of traject dan ook, en welke zijn conditioneel voor de specifieke evolutionaire geschiedenis die we gezien hebben bij het meer recente leven. Ook in die zin, hoe nemen we alles wat we weten over de moderne evolutietheorie en hoe passen we dat toe op dingen zoals het protoleven, dat misschien een veel minder formele versie had van overerving of genetica. Hoe kunnen we de evolutietheorie gebruiken om te denken over het eenvoudigste vroege leven dat radicaal kon verschillen maar toch een soort van evolutionair proces onderging. Vanuit een chemisch standpunt is onze voornaamste interesse: Hoe ontstaat leven uit het enorme reservoir aan chemische reacties en componenten? We begrijpen dus dat de chemie ons deze enorme reeks mogelijkheden biedt, deze rijke, hoog-dimensionele ruimte, wat geweldig is om zoiets als leven te doen ontstaan, maar dat het ingewikkeld maakt te begrijpen welke combinaties en processen en trajecten eigenlijk nodig zijn of welke degene waren die leidden tot het leven dat we nu kennen. Een andere vraag die teruggaat naar de aardwetenschappen is: Hoe zag de vroege levende chemie eruit? Hoe was dat mogelijk op de vroege Aarde? En hoe definiëren we de levende chemie die nog geen echt leven is. En een heel interessante vraag is: Hoe gaan we van ingewikkelde chemie of ingewikkelde chemische omgeving, naar iets dat nog ingewikkelder en complex is? En dat zijn dan de simpelste cellen. Dus zelfs de meest eenvoudige cellen hebben een set van chemie, feedback, dynamiek en interconnecties die veel complexer zijn dan de dingen die we in de omgeving zien en hoe maken we dan die transitie? En dan, vanuit een fysisch perspectief, de vragen die ons interesseren zijn: Hoe bepalen fysische wetten, bijvoorbeeld de wetten van de thermodynamica, de mogelijkheden voor het ontstaan van leven? Hoe nemen we dan alles wat we weten over fysica en gebruiken dat om te zeggen wat wel en niet mogelijk is voor leven, vooral toen het zich voor het eerst vormde. Een andere vraag om te stellen is Wat kunnen we nemen van wat we weten over welke processen gemakkelijk en moeilijk zijn in de fysica, zonder enige biologie, om ons te helpen begrijpen wat er gebeurd is voor het leven in een eerste instantie. Zo weten we bijvoorbeeld, dat het in puur fysische systemen mogelijk is heel rijke patrooninformatie en dynamiek te verkrijgen en, hoe belangrijk zijn die soorten van natuurlijk opkomende, voorkomende fenomenen als we denken aan het eerste ontstaan van leven en hoe passen we die concepten van het verschijnen en van eenvoudige patroonvorming toe bij het ontcijferen van hoe het leven aanvankelijk begon. Een andere laatste vraag die de fysica, of een finaal set ideeën die we aan de fysica ontlenen, is Hoe nemen we alles wat we weten over fysische concepten, fysische wetten, en beginnen diegene te veralgemenen, om ze toe te passen op een biologische manier? Hoe brengen we fysische concepten over naar de biologie in het algemeen, en meer specifiek, hoe brengen we die ideeën over naar de oorsprong van het leven. Zoals je kan zien is dit een heel gevarieerde reeks vragen uit een verscheidenheid aan concepten, doorheen een enorm scala aan wetenschappen en in deze cursus hebben we mensen samengebracht uit deze brede waaier van wetenschappelijke perspectieven, om de details van deze vragen te ontcijferen, op een gespecialiseerde manier en deze details samen te brengen zodanig dat we een breder en meer volledig begrip krijgen, van hoe het leven zich vormde. En we hopen ten zeerste dat je zal genieten van dit traject en deze cursus. Bedankt.