De theorie van Nick Lane over hoe de eerste cellen zijn geëvolueerd: Zijn belangrijkste argument hier is dat leven continu is met de geochemie van de planeet. Met andere woorden, veel van de belangrijkste kenmerken van cellen - membranen, enzymen, energie via protongradiënten - zijn afgeleid van spontane processen op aarde. Maar je kunt deze kenmerken niet stukje bij beetje op verschillende locaties laten evolueren. Je hebt één locatie nodig die alle processen huisvest die dan de eerste cel kunnen voortbrengen. Belangrijke context, trouwens, is dat al het leven afstamt van een enkele gemeenschappelijke voorouder - LUCA (laatste universele gemeenschappelijke voorouder). Oké, welke kandidaatomgeving zou LUCA kunnen voortbrengen? Het moet twee belangrijke kenmerken hebben: - Er is een continue flux van koolstof en energie (in zekere zin is al het leven een flux van koolstof en energie, maar je hebt enige geochemie nodig om deze disequilibrium te behouden voordat de eerste cellen het kunnen overnemen). - Iets dat de reacties concentreert en katalyseert die leiden tot organische stoffen (oftewel anorganische equivalenten van cellen en enzymen). Dit sluit veel oude theorieën uit: een warme vijver met ammoniak en zouten en de af en toe bliksemflits drijft geen continue flux, noch concentreert het vroege organische stoffen in een celachtige volume om reacties te stimuleren. Nick denkt dat alkalische zeebronnen een unieke oplossing zijn voor deze uitdaging, en helpt ook veel van de contingente biochemie uit te leggen die al het leven uiteindelijk gebruikte vanwege onze gedeelde erfelijkheid. Oké, laten we dieper ingaan: en voor de context, in wezen probeert Nick hier uit te leggen hoe je spontaan met een vroege versie van de omgekeerde Krebs-cyclus eindigt. De omgekeerde Krebs-cyclus neemt H2 en CO2 op en maakt organische moleculen die de voorlopers zijn van vetzuren, eiwitten en suikers. Een ander belangrijk stuk context: Al het leven draait op protongradiënten. Voedsel verbranden met zuurstof (of andere oxidanten in anaerobe ademhaling) pompt H+ ionen door een membraan, zoals het vullen van een dam. Deze ionen stromen terug door ATP-synthase—een moleculaire turbine—die de stroom benut om fosfaat aan ADP te hechten, waardoor ATP ontstaat. Je lichaam bevat slechts 60 gram ATP, maar de ATP→ADP→ATP-cyclus is zo snel dat je dagelijks je lichaamsgewicht aan ATP verwerkt. Tussenhaakje: Als een oplossing zuur is, betekent dit dat er veel H+ ionen in zitten. En als het basisch (oftewel alkalisch) is, betekent dit dat er veel OH- ionen in zitten. Oké, wat gebeurde er in deze alkalische hydrothermale bronnen? Er zijn 3 kanten aan dit plaatje: de binnenkant van de bron, de wand van de bron, en de oceaankant van de bron. Aan de binnenkant van de bron heb je ijzerrijk gesteente dat in wezen roest, wat H2 en OH- in de stroom water laat ontsnappen (oftewel het water basisch/alkalisch maakt). De wand bestaat uit katalytische mineralen zoals FeS, en heeft ook een hoop kleine poriën die de binnenkant met de buitenkant verbinden. ...