De vraag naar de oorsprong van het leven blijft een van de oudste onbeantwoorde wetenschappelijke vragen. Een team van de Technische Universiteit van München (TUM) heeft nu voor het eerst aangetoond dat fasescheiding een uiterst efficiënte manier is om de selectie van chemische bouwstenen te controleren en voordelen te bieden aan bepaalde moleculen.

Zonder energie, cellen kunnen niet bewegen of delen, en kan zelfs basisfuncties zoals de productie van eenvoudige eiwitten niet behouden. Als de energie ontbreekt, complexere verbindingen vallen snel uiteen, en het vroege leven zou onmiddellijk zijn uitgestorven.

Chemicus Job Boekhoven en zijn team bij TUM zijn er nu in geslaagd om met fasescheiding een mechanisme te vinden in eenvoudige moleculen waardoor extreem instabiele moleculen zoals die in de oersoep een hogere mate van stabiliteit hebben. Ze zouden langer kunnen overleven, zelfs als ze een periode zonder externe energievoorziening moesten overleven.

Het principe van eenvoud

Job Boekhoven en zijn team waren op zoek naar een eenvoudig mechanisme met primitieve moleculen die levensechte eigenschappen konden produceren. "Waarschijnlijk, moleculen waren eenvoudig in de oersoep, ", zegt Boekhoven. De onderzoekers onderzochten wat er gebeurde als ze verschillende carbonzuurmoleculen voedden met hoogenergetische carbodiimidecondensatiemiddelen, waardoor ze uit evenwicht raken.

De reactie produceerde onstabiele anhydriden. Grotendeels, deze niet-evenwichtsproducten vallen snel weer uiteen in carbonzuren. De wetenschappers toonden aan dat de anhydriden die het langst overleefden, die waren die een soort oliedruppel konden vormen in de waterige omgeving.

Moleculen in de garage

Het effect is ook extern te zien - de aanvankelijk heldere oplossing werd melkachtig. Het gebrek aan water in de oliedruppeltjes verleende bescherming, omdat anhydriden water nodig hebben om terug te desintegreren tot carbonzuren.

Boekhoven legt het principe van fasescheiding uit met een analogie:"Stel je een oude en roestige auto voor. Laat hem buiten in de regen staan, en het blijft roesten en ontleedt omdat roesten wordt versneld door water. Zet het in de garage, en het stopt met roesten, omdat je het scheidt van de regen."

Op een manier, een soortgelijk proces vindt plaats in het oersoep-experiment. In de oliedruppel (garage) met de anhydridemoleculen met lange keten is geen water, zodat de moleculen langer overleven. Als de moleculen met elkaar concurreren om energie, degenen die zichzelf kunnen beschermen door oliedruppels te vormen, hebben meer kans om te overleven, terwijl hun concurrenten gehydrolyseerd worden.

Volgende doel:levensvatbare informatiedragers

Omdat het mechanisme van fasescheiding zo eenvoudig is, het kan mogelijk worden uitgebreid tot andere soorten moleculaire aggregaties met levensechte eigenschappen, zoals DNA, RNA of zelfdelende blaasjes. Studies hebben aangetoond dat deze bellen spontaan kunnen delen. "Binnenkort hopen we van de primitieve chemie een zelfreplicerende informatiedrager te maken die tot op zekere hoogte beschermd is tegen verval, ’ zegt Boekhoven.