deel 2 – Kenmerken en mijlpalen van het leven op Aarde

Afbeelding in de hoofding: Basisschema van universeel cel-katabolisme (afbraak van organisch voedsel om ernergie uit te halen). Bron: https://www.slideshare.net/slideshow/cell-metabolism/6630810 (uploaded by iamchi001) Je bent mijn cursus aan het lezen, dus je wilt graag meer weten over (de mogelijkheid van) buitenaards leven? Mooi. Maar dan zal je toch eerst meer moeten begrijpen van de…

Afbeelding in de hoofding: Redox cartoon. Bron: https://www.youtube.com/watch?v=_HZCMuw2BG4 (Jwalpa Coaching Classes) Om van dode materie levende wezens te maken, heb je metabolisme nodig. In 0.3. hebben we gezien dat CHNOPS de elementen zijn die in de opbouw en werking van levende cellen domineren (koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, fosfor, zwavel). Al die elementen moeten…

Afbeelding in de hoofding: De glucose molecule is een universele bron van chemische energie voor alle levende cellen op Aarde, zowel met of zonder zuurstof. Bron: https://www.instagram.com/p/Cx7u7R5RkDm/ (@Microbiologyupdate). Op een planeet waar leven is wordt de koolstof van CO2 massaal gereduceerd door dat leven. Enerzijds om biomoleculen van te maken, waar de levende…

Afbeelding in de hoofding: ATP cartoon. Bron: Pinterest van Roberta Negrelli – Paramecium Parlor. ATP : ideale en universele energie eenheid AdenosineTriPhosphate of ATP, het is de universele energiemolecule van elke levende cel op Aarde! Vreemd toch? De diversiteit van het leven is onvoorstelbaar groot. hoe komt het dan dat er geen diversiteit…

Afbeelding in de hoofding: NADH cartoon. Bron: https://www.ifsnm.fr/blog/nad-nadh We hebben gezien in 2.2. en 2.3. dat metabolisme in essentie bestaat uit het eerst reduceren en dan oxideren van koolstof. Hiervoor wordt in het begin een elektron afgenomen van een molecule uit de omgeving die we elektron donor noemen, en aan het einde wordt…

Afbeelding in de hoofding: Eenvoudig voorstelling van PMF en ETC. Bron: https://old-ib.bioninja.com.au/higher-level/topic-8-metabolism-cell/untitled/electron-transport-chain.html Om energie te oogsten uit metabolisme en heel efficiënt op te slaan in ATP heeft het aardse leven een geniale uitvinding bedacht. Er wordt als het ware in heel kleine stapjes een elektrisch batterijtje opgeladen rond een membraan, die vervolgens bij…

Afbeelding in de hoofding: Chiraliteit. Bron: https://astrobiology.com/2023/03/solving-the-mystery-of-left-handed-amino-acids-in-primordial-rna-reactions.html We hebben al enkele bijzondere biochemische kenmerken van het leven besproken die bij het aardse leven universeel zijn: metabolisme met elektronen overdracht (redox: koolstof reductie en oxidatie), ATP als energie-eenheid, NAD als redox kampioen, en ‘Proton Motive Force’ (PMF) en ‘Electron Transport Chain’ (ETC). Er zijn…

Afbeelding in de hoofding: White smokers van Lost City Atlantis (diepzee Atlantische oceaan). Bron: https://deepoceaneducation.org/resources/hydrothermal-vents/ Introductie video: Hoe is leven ontstaan?

Afbeelding in de hoofding: Black smokers met daarrond een ecosysteem dat geen zonlicht ontvangt (de foto is dus gemaakt met belichting door een duikboot). Bron: NOAA (via https://www.kids-fun-science.com/black-smokers.html) De grote verrassing van 1977 In 1977 werd voor het eerst door mensen een ‘black smoker’ gezien in de buurt van de Galapagos eilanden. Dit…

Afbeelding in de hoofding: Alleenstaande witte schoorsteen. Bron: https://phys.org/news/2024-11-white-smokers-lake-floor-spectacular.html (‘credit: UFZ’). De white smokers zijn een andere variant van hydrothermale bronnen. Ze bevinden zich op enkele kilometers van de zeer actieve zone van de black smokers, maar toch zijn ze pas voor het eerst ontdekt in het jaar 2000. Ze verschillen echt fundamenteel…

STAP 1 Afbeelding in de hoofding: Schema van de redox chemie in een hudrothermale bron aangedreven door geoelektriciteit.. Bron: Electrochemistry at Deep‐Sea Hydrothermal Vents: Utilization of the Thermodynamic Driving Force towards the Autotrophic Origin of Life – Scientific Figure on ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/figure/Schematic-image-of-the-redox-chemistry-at-the-vicinity-of-the-hydrothermal-vent-triggered_fig1_329530299 In het boek van Nick Lane (The vital question)…

STAP 2 Afbeelding in de hoofding: Schematische voorstelling van een eerste protocel in poriën van witte schoorstenen. Bron: Astrobiologie.be (eigen werk) Vetten vormen bubbels in het water In STAP 1 hebben we uitgelegd hoe organische stoffen zich kunnen concentreren in sommige poriën en kanaaltjes in en rondom de witte schoorstenen. Het is bekend…

STAP 3 Afbeelding in de hoofding: De protocel ontwikkelt de basiseigenschappen van LUCA, de laatste universele voorouder-cel van alle leven op Aarde. Bron: Astrobiologie.be (eigen werk) Na STAP 2 hebben we dus een protocel die nog steeds onlosmakelijk gebonden is aan de witte schoorstenen en die in staat is om steeds meer organische…

STAP 4 Afbeelding in de hoofding: Sinds het ontstaan van de ‘antiporter’, een enzym dat Natriumionen naar buiten pompt, kan de protocel al meer zelf een extra ionengradiënt toevoegen aan de natuurlijke gradiënt. Bron: Astrobiologie.be (eigen werk) We hebben al geleerd dat de protocel uit STAP 3 een doorlatend (of lek) membraan moet…

Afbeelding in de hoofding: “Sulfur bacteria” of “Purple bacteria” zijn één van de bacteriegroepen die zonlicht gebruiken (fototroof) om nieuwe organische stoffen te maken en zo hun cellichaam op te bouwen. ZE doen dus aan fotosynthese, maar zonder zuurstof te produceren, want het is anoxigene fotoynthese. Bron: https://cfb.unh.edu/phycokey/Choices/Anomalous_Items/bacteria/Photosynthetic%20bacteria/Purple%20sulfur/CHROMATIUM/Chromatium_Image_page.html We hebben nu geleerd dat…

Afbeelding in de hoofding: ‘Artist impression’ van een hydrothermale bron op de bodem van de oceaan van de maan Europa. Bron: NASA images-assets.nasa.gov/image/PIA26438/PIA26438~orig.jpg Wanneer ik biologie studeerde aan de Gentse universiteit in de jaren 1993 tot 1998 kwam de oorsprong van het leven op Aarde nauwelijks aan bod. Dat kwam omdat er eigenlijk…