Natuurwetenschappen

Lagen vloeibare kristallen aan de basis van al het leven op aarde?

Vóór het leven ontstond, was het al RNA wat de klok sloeg. Maar hoe zijn deze allereerste biomoleculen ontstaan?

Chemisch gezien lijkt RNA heel sterk op DNA, maar in onze cellen (en in die van de meeste andere dieren en planten) heeft de macromolecule een heel andere functie. RNA fungeert er als boodschapper: het brengt de code die in het DNA en in de genen vastligt, over naar de ribosomen. Deze ‘eiwitfabriekjes’ gaan er vervolgens mee aan de slag om de gevraagde aminozuren bij elkaar te zoeken, en deze in de juiste volgorde aan elkaar te plakken.

Enkele honderden miljoenen jaren na het ontstaan van onze planeet 4,5 miljard jaar geleden, was er nog geen DNA, laat staan eiwitten, cellen en ribosomen. Maar er was al wel RNA. Een van de populairste hypothesen is dan ook dat het leven is ontstaan in een zogeheten ‘RNA-wereld’. Daarin droeg het RNA de genetische code (van zichzelf, want er was geen overkoepelend organisme), net zoals het dat vandaag nog doet in sommige virussen.

Maar hoe hebben deze lange, coderende stukken RNA, die ‘ribozymen’ worden genoemd en die tussen de 16 à 150 nucleotiden (of letters) lang waren, zich gevormd uit kleinere stukjes (basis-)RNA? Er waren immers nog geen eiwitten of andere ribozymen beschikbaar om hen daarbij te helpen.

"Vloeibare kristallen hebben de macroscopische eigenschappen van een vloeistof, maar vertonen microscopisch een zekere ordening. De kristallen liggen aan de basis van de lcd-schermen in onze laptops, gsm’s, en televisies"

Italiaanse wetenschappers vermoeden dat de korte stukjes RNA zich gedroegen als zogeheten vloeibare kristallen. Dat zijn kristallen die de macroscopische eigenschappen hebben van een vloeistof, maar die microscopisch een zekere ordening vertonen – vloeibare kristallen liggen aan de basis van de lcd-schermen in onze laptops, gsm’s, en televisies.

De onderzoekers namen de proef op de som en ontdekten dat het basis-RNA, als de concentratie voldoende hoog was, zich inderdaad gedroeg als een vloeibaar kristal, waarbij de partikels zich spontaan gingen ordenen en oplijnen met elkaar. Als de onderzoekers daarna magnesium toevoegden, een stof die wellicht aanwezig was toen het leven ontstond, lieten de RNA-moleculen zich vervolgens gewillig aan elkaar klinken in langere strengen. Daarmee was de eerste stap gezet in de richting van écht leven, gebaseerd op RNA én DNA.