NGV-Geonieuws 170 artikel 1057

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


Augustus 2010, jaargang 12 nr. 5 artikel 1057

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 170! Op de huidige pagina is alleen artikel 1057 te lezen.

<< Vorig artikel: 1056 | Volgend artikel: 1058 >>

1057 Leven zou in mica kunnen zijn ontstaan
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Over de oorsprong van het leven is veel gedebatteerd, en diverse hypotheses zijn ook in Geonieuws besproken (zie bijv. Geonieuws 994). Er is nu weer een nieuwe hypothese naar buiten gebracht, die waard lijkt te worden vermeld. Volgens deze hypothese zou het leven zijn ontstaan tussen dunne micalaagjes op de bodem van de zee.

Micamineralen (bijv. biotiet) zijn fyllosilicaten, opgebouwd uit zeer dunne laagjes, waartussen onder bepaalde omstandigheden andere stoffen, zoals water, kunnen binnendringen. Gebaseerd op deze gedachte zouden ook koolstofhoudende moleculen (hier aangeduid als ‘biomoleculen’ omdat het gaat om moleculen die ook door levende organismen worden gevormd) een plek hebben kunnen vinden tussen de mica plaatjes. Deze door hun micaomgeving beschermde biomoleculen zouden uiteindelijk cellen hebben gevormd, die het in principe vijandige milieu op de vroege aarde konden overleven.


AFM-opname van biomoleculen (geel)
op mica (blauw).


Mica uit een verlaten micamijn met wat water tussen de
micalaagjes, met scherpe randen (zwarte pijlen), luchtbel-
letjes in het water (rode pijlen) en banden met organisch ‘vuil’.


Mica kan een gunstig fysisch en chemisch milieu voor biomoleculen vormen om drie redenen.
1. In de eerste plaats zijn de ruimten tussen de micalaagjes als het ware opgedeeld in compartimenten waarin biomoleculen “veilig” kunnen verblijven. De compartimenten zijn enerzijds voldoende afgeschermd om biomoleculen de kans te geven om te evolueren, anderzijds verhinderen ze niet de interactie van organische moleculen in aangrenzende compartimenten. Vooral deze interactie is van belang voor het formeren van steeds complexere organische moleculen. Mogelijk dienden de compartimenten zelfs als een soort mal waarin de organische moleculen als het ware vanzelf samen cellen gingen vormen.
2. In de tweede plaats worden de micaplaatjes bijeen gehouden door kalium. Als de mica relatief veel van dat kalium heeft afgestaan aan de biomoleculen, dan zou dat een verklaring kunnen zijn waarom in de cellen van veel huidige organismen (onder meer de mens) veel kalium voorkomt.
3. In de derde plaats moeten stukjes mica op de zeebodem een onuitputtelijke hoeveelheid energie ter beschikking hebben gehad van zonlicht, golfwerking, etc. Door golfwerking kan water tussen de micaplatjes dringen, die daardoor, afhankelijk van de hoeveelheid binnengedrongen water, op en neer bewegen ten opzichte van elkaar. Dat kan de biomoleculen in de compartimenten mede hebben geholpen om met elkaar in contact te komen en zich te verbinden tot complexe moleculen of zelfs cellen.


Biomoleculen (grijze structuren) tussen micalaagjes
(groene lijnen) in een vroege oceaan. Water bewoog
mogelijk tussen de laagjes door, zo de laagjes dwingend
om op en neer te bewegen. De hiermee gepaard gaande
energie zou biomoleculen en vetzuren zo uiteindelijk
tot celvorming hebben ‘gedwongen’.

Mica vormt ook vandaag de dag nog een gastvrij milieu voor cellen en complexe organische moleculen, inclusief eiwitten, nucleïnezuren, koolhydraten en vetten. Daarom zou mica ook een veel betere ‘voedingsbodem’ voor de vroegste organische moleculen hebben geboden dan welk ander substraat ook dat is genoemd in hypotheses over de oorsprong van het leven. Het gunstige ‘micromilieu’ van mica dankt zijn bestaan mede aan de dunne laagjes waarin water kan binnendringen, en aan de compartimenten. Veranderingen in bijvoorbeeld waterhoeveelheid vinden zo langzaam plaats dat geen extreem vochtige of droge omstandigheden ontstaan. Mica zwelt, in tegenstelling tot bijna alle andere fyllosilicaten (kleien), niet op wanneer het nat wordt.


De gelaagde kristalstructuur van biotiet.

Tenslotte merkt onderzoekster Helen Greenwood Hansma op dat mica’s zeker al meer dan 4 miljard jaar op aarde voorkomen. Bovendien zijn zulke oude mica’s aangetroffen in gebieden waar ook de (veronderstelde) 3,8 miljard jaar vormen van het eerste leven zijn aangetroffen.

Referenties:
  • Greenwood Hansma, H., 2010. Possible origin of life between mica sheets. Journal of Theoretical Biology 266, p. 175-188.

Helen Greenwood Hansma, University of California, Santa Barbara, CA (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl