Abiogenese

De eerste bekende levensvormen zijn gefossiliseerde micro-organismen in hydrothermale bronnen, die vermoedelijk 4,28 miljard jaar geleden hebben geleefd, niet lang na de vorming van de Aarde.

Stromatolieten uit het precambrium in de Siyeh Formation, Glacier National Park. In deze 3,5 miljard jaar oude formaties zijn gefossiliseerde cyanobacteriën gevonden.

De oorsprong van het leven, soms aangeduid met de term abiogenese,^[1][2] is het natuurlijke proces waarbij leven is ontstaan uit niet-levende materie, zoals eenvoudige organische verbindingen.^[3][4][5] Hoewel de details van dit proces nog onbekend zijn, stelt de heersende wetenschappelijke hypothese dat de overgang van niet-levende naar levende materie geen afzonderlijke gebeurtenis was, maar een evolutionair proces van toenemende complexiteit dat samenging met moleculaire zelfreplicatie, zelforganisatie, autokatalyse en de ontwikkeling van celmembranen.^[6][7] Er zijn vele mechanismen voorgesteld voor het ontstaan van de verschillende stadia.

Abiogenese wordt bestudeerd door een combinatie van inzichten uit de moleculaire biologie, paleontologie, astrobiologie, geochemie en biochemie.^[8] Al het leven kenmerkt zich door vier groepen biomoleculen: lipiden (membranen), koolhydraten (suikers), aminozuren (eiwitten) en nucleïnezuren (zelfreplicerend DNA en RNA). Een succesvolle theorie van abiogenese zou de oorsprong en interacties van deze biomoleculen moeten kunnen verklaren.^[9] Volgens moderne opvattingen stamt het huidige leven af van een RNA-wereld.^[10]

Het klassieke Miller–Urey-experiment uit 1952 toonde aan dat aminozuren, de chemische bouwstenen van de eiwitten die in alle levende organismen worden gebruikt, spontaan kunnen worden gesynthetiseerd uit anorganische verbindingen onder omstandigheden die overeenkomen met die van de vroege aarde. Er zijn verschillende energiebronnen voorgesteld die deze reacties kunnen hebben aangedreven, waaronder bliksem en straling.^[11]

De Aarde is de enige plaats in het universum waarvan bekend is dat er leven voorkomt, en fossiele resten van de vroege aarde zijn de basis van veel onderzoek naar abiogenese. De ouderdom van de Aarde is geschat op ongeveer 4,6 miljard jaar;^[12] het vroegste (algemeen erkende) bewijs van leven op minstens 3,5 miljard jaar geleden.^[13] In 2017 werden gefossiliseerde micro-organismen in neerslagen van hydrothermale bronnen gevonden die gedateerd zijn op 3,77 tot 4,28 miljard jaar oud,^[14] wat suggereert dat het leven relatief kort na de vorming van de oceanen, 4,4 miljard jaar geleden is begonnen.

1. ↑ (en) Scharf, Caleb (2015). A Strategy for Origins of Life Research. Astrobiology 15 (12): 1031–1042. ISSN: 1557-8070. PMID 26684503. PMC 4683543. DOI: 10.1089/ast.2015.1113. “Since the early 20th century the phrase Origin of Life has been used to refer to the events that occurred during the transition from non-living to living systems on Earth, i.e., the origin of terrestrial biology (Oparin, 1924; Haldane, 1929). The term has largely replaced earlier concepts such as abiogenesis (Kamminga, 1980; Fry, 2000).”.
2. ↑ (nl) Van Straalen, NM. Oorsprong van het leven – betekenis en definitie, Ensie.nl, 26-04-2020, geraadpleegd op 20 juli 2020. Gearchiveerd op 20 juli 2020.
3. ↑ (en) Yarus, Michael (2010). Life from an RNA World: The Ancestor Within. Cambridge, MA: Harvard University Press. ISBN 978-0-674-05075-4.
4. ↑ (en) Peretó, Juli (2005). Controversies on the origin of life. International Microbiology 8 (1): 23–31. PMID 15906258. Gearchiveerd van origineel op 22 januari 2019.
5. ↑ (en) Warmflash D, Warmflash B. (2005). Did Life Come from Another World?. Scientific American 293 (5): 64–71. DOI: 10.1038/scientificamerican1105-64. “According to the conventional hypothesis, the earliest living cells emerged as a result of chemical evolution on our planet billions of years ago in a process called abiogenesis.”.
6. ↑ (en) Witzany, Guenther (2016). Crucial steps to life: From chemical reactions to code using agents. Biosystems 140: 49–57. PMID 26723230. DOI: 10.1016/j.biosystems.2015.12.007. Gearchiveerd van origineel op 7 oktober 2021.
7. ↑ (en) Tirard, Stephane (2015). Abiogenesis – Definition, pp. 1. ISBN 978-3-642-27833-4.
8. ↑ (en) Dyson, Freeman (1999). Origins of Life (Revised ed.). Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62668-2.
9. ↑ (en) Ward, Peter & Kirschvink, Joe. (2015). A New History of Life: the radical discoveries about the origins and evolution of life on earth. Bloomsbury Press, 39–40. ISBN 978-1608199105.
10. ↑ (en) Copley S, Smith E, Morowitz H (2007). The origin of the RNA world: Co-evolution of genes and metabolism. Bioorganic Chemistry 35 (6): 430–443. PMID 17897696. DOI: 10.1016/j.bioorg.2007.08.001. Gearchiveerd van origineel op 5 september 2013. Geraadpleegd op 8 juni 2015. “The proposal that life on Earth arose from an RNA world is widely accepted.”.
11. ↑ (en) Miller, Stanley L. (1953). A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions. Science 117 (3046): 528–529. PMID 13056598. DOI: 10.1126/science.117.3046.528.
12. ↑ (en) Manhesa G, Allègre J, Dupréa B, Hamelin B. (1980). Lead isotope study of basic-ultrabasic layered complexes: Speculations about the age of the earth and primitive mantle characteristics. Earth and Planetary Science Letters 47 (3): 370–382. DOI: 10.1016/0012-821X(80)90024-2.
13. ↑ (en) Schopf J, Kudryavtsev A, Czaja A. (2007). Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils. Precambrian Research 158 (3–4): 141–155. DOI: 10.1016/j.precamres.2007.04.009.
14. ↑ (en) Dodd M et al. (2017). Evidence for early life in Earth's oldest hydrothermal vent precipitates. Nature 543 (7643): 60–64. PMID 28252057. DOI: 10.1038/nature21377.