Het aardse leven heeft elk plekje op de planeet gekoloniseerd, hoe extreem de omstandigheden er vaak ook zijn. Die succesvolle veroveringsdrift is een gevolg van bijna vier miljard jaar evolutie. Door dit proces versneld na te bootsen in het lab, kunnen wetenschappers nieuwe biomoleculen fabriceren, nuttig in de geneeskunde en in de (groene) chemie. De pioniers van deze ‘geleide evolutie’ zijn vandaag beloond met de Nobelprijs voor de scheikunde.
De natuurlijke omstandigheden hebben bepaald waarheen het leven is geëvolueerd, sinds het (bijna) vier miljard jaar geleden is ontstaan. Via het proces van de natuurlijke selectie hebben soorten zich aangepast – lees: ze hebben plaats geruimd voor nieuwe soorten – om de meest extreme plekjes te gaan bevolken. Zo komt het dat we overal levende organismen aantreffen, van de pikdonkere diepzee, over de brandend hete woestijn, tot het koudste plekje op Antarctica.
De selectiedruk heeft ervoor gezorgd dat bepaalde spontane mutaties in eiwitcoderende genen de wind in de rug hebben gekregen, omdat ze hun dragers een evolutionair voordeel verschaften. De nieuwe eiwitten die zo zijn ontstaan, maakten de organismen op microbiologisch niveau sterker. Waardoor ze beter gewapend waren in de strijd voor het bestaan. Na miljarden jaren van evolutie heeft dat geleid tot eiwitten die chemische reacties in de cel versnellen (enzymen), of die virussen en bacteriën doden (antilichamen). Het zijn slechts twee van de ontelbaar vele functies van eiwitten die hun bestaan te danken hebben aan de natuurlijke evolutie.
Wetenschappers leggen in hun lab de zweep op evolutie, zodat het geen miljoenen of miljarden jaren duurt vooraleer uit een biologisch sample een nieuwe biomolecule verschijnt, maar hoogstens enkele dagen of weken"
Maar wat als de mens de sturende rol van de natuur overneemt, en zélf gaat bepalen welke (micro-)organismen overleven, of 'door mogen naar de volgende ronde'? Dat idee ligt aan de grondslag van de zogeheten 'geleide evolutie', waarbij wetenschappers het einddoel al hebben bepaald, maar waarbij ze het evolutionaire proces – van mutatie tot nieuw eiwit – het tussenliggende werk laten opknappen. Intussen leggen de wetenschappers er in hun lab de zweep op, zodat het geen miljoenen of miljarden jaren duurt vooraleer uit een biologisch sample een nieuwe biomolecule verschijnt, maar hoogstens enkele dagen of weken.
De ontwikkeling van de geleide evolutie wordt vandaag bekroond met de Nobelprijs Chemie. De Amerikaanse Frances H. Arnold (California Institute of Technology) krijgt de helft van het prijzengeld (een slordige 870.000 euro) voor haar baanbrekende onderzoek naar de geleide evolutie van enzymen. In 1993 pionierde ze door voor het eerst nieuwe enzymen te creëren via deze kunstmatige weg. Haar aanpak is vandaag een standaardmethode in de ontwikkeling van biogebaseerde katalysatoren. Die zijn niet meer weg te denken in de farmacie (bij de milieuvriendelijke productie van medicijnen) en in de ‘groene’ chemie (bij de ontwikkeling van hernieuwbare brandstoffen).
De andere helft van de Nobelprijs gaat naar Gregory P. Winter (University of Cambridge) en George P. Smith (University of Missouri), respectievelijk een Brit en een Amerikaan. Midden jaren 1980 bedachten beide chemici een methode om eiwitten te ontwikkelen door gebruik te maken van bacteriofagen (een soort virussen die bacteriën binnendringen). Daarmee brachten ze de speurtocht naar en de ontwikkeling van antilichamen in een stroomversnelling. Enkele van de antilichamen die met de hulp van fagen werden geproduceerd, zitten al verwerkt in moderne medicijnen – bijvoorbeeld tegen reumatoïde artritis, psoriasis en de ziekte van Crohn.
