Kwam het eerste leven op aarde van een andere planeet? Meegebracht door meteorieten, zoals de in 1969 op aarde neergestorte Murchison-meteoriet: 4,5 miljard jaar oud en vol met aminozuren, bouwstenen van DNA? Of is het leven op aarde ontstaan? Hebben chemische reacties tussen oeroude aardse elementen zoals water, koolstofdioxide, methaan en ammonium voor de eerste organische moleculen gezorgd, zoals Stanley Miller en Harold Urey met hun beroemde oersoepproeven lieten zien?

Aards of buitenaards, veel wetenschappers zijn het er over eens dat het ontstaan van het leven zoals we dat nu in al zijn uitbundigheid kennen in het prilste begin door een RNA-fase is gegaan. Ze spreken dan ook graag over The RNA World. Maar, hoe ontstond RNA, het scheikundige neefje van DNA? Britse scheikundigen van de universiteit van Manchester zijn een flinke stap dichter bij de oplossing van dat vraagstuk gekomen. Dat deden ze door RNA-bouwstenen - op geheel nieuwe wijze - zelf te maken.

RNA staat voor Ribo Nucleic Acid, ofwel ribonucleïnezuur. Het is opgebouwd uit nucleotidebouwsteentjes. Als Lego-stenen gestapeld vormen ze een lange ketting. Een nucleotidebouwsteen is opgebouwd uit drie basiscomponenten: een fosfaatgroep, een suikermolecuul (ribose) en een nucleobase (dat kan het stofje adenine, guanine, cytosine of uracil zijn).

Willen weten hoe die bouwstenen ontstonden, betekent ze eerst zelf nabouwen. Pogingen daartoe dateren al uit de jaren zestig. Men probeerde basisingrediënten waarvan men vermoedde dat ze vier miljard jaar geleden op aarde aanwezig waren, zoals cyanamide, glycolaldehyde en fosfaat, via een aantal tussenstappen te verenigen tot een nucleotide. Maar zonder resultaat. Vorming en opzuivering van het suikermolecuul bleek een vrijwel onmogelijke klus, als ook het lijmen van suiker aan de nucleobase. De RNA-theorie verloor daardoor aan populariteit.

Matthew Powner en collega’s zijn er nu in geslaagd om – op onconventionele wijze – toch RNA-bouwstenen in het lab te maken. Hun koksgeheim? Zij gingen uit van dezelfde basisingrediënten, maar laten zien dat het suikermolecuul en de nucleobase uit eenzelfde voorlopermolecuul hebben kunnen ontstaan. Aan elkaar lijmen van deze componenten gaf daardoor geen probleem. De Britten voerden het experiment uit onder dezelfde geologische en chemische omstandigheden als – waarschijnlijk – aanwezig tijdens het ontstaan van het eerste leven op aarde. Zo bleek UV-licht onmisbaar bij het opruimen van restproducten.

“Dit zorgvuldig uitgevoerd onderzoek naar elke mogelijke reactie en bijreactie laat zien hoe we ons scheikundig inzicht, nodig voor prebiotisch (ontstaan van het leven) onderzoek, kunnen vergroten”, jubelt de Amerikaanse RNA-deskundige professor Jack Szotak in een begeleidend commentaar. Natuurlijk moet er nog een hoop gebeuren voordat we het ontstaan van het leven volledig begrijpen, aldus Szotak. Hoe ontstonden bijvoorbeeld de basisingrediënten voor het RNA? “Maar dit onderzoek zal nog jaren gelden als een van de grootste vooruitgangen in de prebiotische chemie, omdat het zoveel deuren naar nieuw onderzoek opent”, besluit Szotak.

Frederique Melman

Matthew Powner, Beatrice Gerland en John Sutherland, Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions, Nature (2009), doi:10.1038/nature08013