Hallo, mijn naam is Christopher Butch
en ik ben wetenschapsonderzoeker in het
Blue Marble Space Institute of Science,
in het Earth Life Science Institute
van de Emery Universiteit.
En vandaag ga ik met jullie
over chemie praten,
en de oorsprong van het leven.
Om het meeste uit deze les te halen
moet je iets weten over chemie
en wat atomen zijn, wat bindingen zijn
maar daarnaast zal je wel kunnen volgen.
We spreken dus over
de oorsprong van het leven.
Waarom spreek ik dan over chemie.
Het antwoord daarop is,
is dat organische chemie
de chemie van het leven is.
Alle biomoleculen waardoor je hier
kan zitten,
en naar deze presentatie kan luisteren,
en kan denken, energie uit voedsel halen,
dat zijn allemaal chemicaliën,
en alle processen van je lichaam,
zijn, in essentie, chemische reacties.
Proteïnen, DNA, RNA,
zijn allemaal opgebouwd uit simpele,
chemische uitgangsstoffen,
aminozuren, nucleïnezuur,
die polymeriseren en groeien
om de complexe structuren van de biologie
te vormen.
Om te begrijpen waar deze vandaan komen,
moeten we chemie begrijpen.
De opkomst van het vakgebied
van de oorsprong van het leven,
zoals we het vandaag kennen,
als een wetenschap,
een experimentele wetenschap,
komt voort uit een zeer bekend
experiment uit 1953,
Uitgevoerd door Stanley Miller.
In dit experiment bracht hij
zeer simpele chemische stoffen samen,
ammonia, methaan, water en waterstof.
In een systeem om te simuleren
wat hij dacht dat de processen waren
en de chemische inventaris van
de vroege Aarde.
Dit experiment behelsde twee vaten,
een waarin de chemicaliën werden gekookt,
verhit, en gekookt,
en er zich gassen vormden,
en deze gassen verplaatsten
zich naar een tweede vat,
waar elektriciteit werd gebruikt
om een vonk te maken,
die bliksem moest simuleren
op de vroege Aarde.
En de chemicaliën liepen
herhaaldelijk door dit systeem
tot hij uiteindelijk stopte
en analyseerde.
En door dit experiment en
andere gelijkaardige experimenten,
werd een enorm aantal chemische stoffen
die leken op de chemie van het leven
geïdentificeerd,
waaronder basen van ribonucleïnezuur,
nucleobasen,
en ook een groot aantal aminozuren.
Wat dit ons vertelt
is dat de processen waarvan wij denken
dat ze in de natuur voorkomen,
processen zijn die ons tenminste
sommige van de bouwstenen geven,
van de meer complexe chemie
van het leven,
zoals we het vandaag kennen.
75 jaar na het Stanley Miller experiment,
is er enorm veel energie gestoken
om deze vraag te stellen:
Welke chemie geeft de natuur ons
om het leven te creëren?
Vandaag gebruiken astronomen
radiotelescopen, infraroodtelescopen,
om naar de vibraties van moleculen
in de wolken in het heelal te kijken.
Door naar deze vibraties te kijken,
kunnen we raden waaruit de moleculen
in de ruimte bestaan.
NASA en andere ruimteagentschappen
zenden robots naar Mars en naar meteoren
om te begrijpen welke chemische stoffen
beschikbaar zijn op het oppervlak
van deze lichamen waarop misschien
nooit leven heeft bestaan.
Wetenschappers wereldwijd
zenden onderzeeboten
naar de bodem van de oceaan,
om te zien welke soort moleculen
uit hydrothermale bronnen komen,
vanuit het diepe inwendige
van de Aarde.
Door al deze vragen te stellen,
proberen we te begrijpen
wat het startpunt voor het leven kan zijn.
Wat is de chemische inventaris waaruit
het leven is ontstaan?
Weten wat de inventaris is,
is echter niet genoeg.
Want er is een probleem.
Steve Benner, die een redelijk succesvolle
chemicus was in het veld
van de chemie
van de oorsprong van het leven,
heet dit het 'teer-probleem'.
De kern van het probleem is dat
biomoleculen plus hitte en tijd
zijn gelijk aan zwart slijm.
Dit lijkt sterk op als wanneer je
aan het koken bent,
en je je eten te lang op het vuur
laat staan,
en je geen eetmaal meer hebt,
maar enkel met teer zit.
Je hebt de biomoleculen omgevormd
tot zwarte smurrie.
Dit gebeurt ook in de natuur.
Je neemt de resten van biologie
of je neemt de uitgangsstoffen
van biologie, en verhit ze
te lang,
dan reageren ze en vormen
deze nutteloze zwarte polymeren.
En een andere grote vraag
in de chemie van de oorsprong
van het leven,
hoe kunnen voorkomen dat dit gebeurt?
Welke processen zullen ervoor zorgen
dat deze biologische uitgangsstoffen
reageren en complex worden,
en moleculen vormen
die meer op het leven gaan lijken.
Zonder in zwarte smurrie te veranderen.
En, als we zwarte smurrie maken,
kunnen we daar iets mee doen
en terug omzetten naar moleculen
die lijken op de moleculen van het leven?
Dit is een open vraag,
in de chemie
van de oorsprong van het leven.