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.