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.