Wat is de oorsprong van het leven?
Men denkt dat de oorsprong van het leven ergens is ontstaan tussen 4,4 miljard jaar geleden, toen de oceanen en continenten zich net begonnen te vormen, en 2,7 miljard jaar geleden, toen algemeen wordt aanvaard dat micro-organismen in grote aantallen bestonden vanwege hun invloed op de isotoop verhoudingen in de relevante lagen. Waar precies in dit bereik van 1,7 miljard jaar de ware oorsprong van het leven kan worden gevonden, is minder zeker. Een controversieel artikel gepubliceerd in 2002 door de UCLA-paleontoloog William Schopf betoogde dat golvende geologische formaties die stromalieten worden genoemd, in feite 3,5 miljard jaar oude gefossiliseerde algenmicroben bevatten. Sommige paleontologen zijn het niet eens met de conclusies van Schopf en schatten het eerste leven op ongeveer 3,0 miljard jaar oud in plaats van 3,5 miljard.
Bewijs van de Isua supercrustal belt in West-Groenland suggereert een nog vroegere datum voor de oorsprong van het leven - 3,85 miljard jaar geleden. S. Mojzis maakt deze schatting op basis van isotoopconcentraties. Omdat het leven bij voorkeur de isotoop Carbon-12 opneemt, bevatten gebieden waar leven heeft bestaan een hogere dan normale verhouding van koolstof-12 tot zijn zwaardere isotoop, koolstof-13. Dit is algemeen bekend, maar de interpretatie van sedimenten is minder eenduidig en paleontologen zijn het niet altijd eens met de conclusies van hun collega.
We kennen de exacte geologische omstandigheden van deze planeet 3 miljard jaar geleden niet, maar we hebben wel een ruw idee en kunnen deze omstandigheden in een laboratorium nabootsen. Stanley Miller en Harold Urey herschreven deze voorwaarden in hun beroemde onderzoek uit 1953, het Miller-Urey-experiment. Met behulp van een sterk gereduceerd (niet-zuurstofrijk) mengsel van gassen zoals methaan, ammoniak en waterstof, synthetiseerden deze wetenschappers basische organische monomeren, zoals aminozuren, in een volledig anorganische omgeving. Nu zijn vrij zwevende aminozuren ver verwijderd van zelfreplicerende, metabolisme-doordrenkte micro-organismen, maar ze geven in ieder geval een suggestie over hoe dingen zijn begonnen.
In de grote warme oceanen van de vroege aarde zouden quintillions van deze moleculen willekeurig botsen en combineren, waardoor uiteindelijk een rudimentair proto-genoom van een soort ontstaat. Deze hypothese wordt echter verward door het feit dat de in het Miller-Urey-experiment gecreëerde omgeving hoge concentraties chemicaliën had die de vorming van complexe polymeren uit de monomeerbouwstenen zouden hebben voorkomen.
In de jaren vijftig en zestig maakte een andere onderzoeker, Sidney Fox, een vroeg-aarde-achtige omgeving in een laboratorium en bestudeerde hij de dynamiek. Hij observeerde de spontane vorming van peptiden uit aminozuurprecursoren en zag dat deze chemicaliën zich soms in microsferen of gesloten bolvormige membranen ophielden, waarvan hij suggereerde dat het protocellen waren. Als bepaalde microsferen zouden worden gevormd die de groei van extra microsferen rondom hen zouden kunnen stimuleren, zou dit neerkomen op een primitieve vorm van zelfreplicatie, en uiteindelijk zou de Darwiniaanse evolutie het overnemen en effectieve zelfreplicatoren creëren zoals de cyanobacteriën van vandaag.
Een andere populaire manier van denken over de oorsprong van het leven, de 'RNA-wereldhypothese', suggereert dat levensvormen ontstaan wanneer primitieve RNA-moleculen in staat werden hun eigen replicatie te katalyseren. Bewijs hiervoor is dat RNA zowel informatie kan opslaan als chemische reacties kan katalyseren. Het fundamentele belang ervan in het moderne leven suggereert ook dat het leven van vandaag mogelijk is geëvolueerd uit all-RNA voorlopers.
De oorsprong van het leven blijft een hot topic voor onderzoek en speculatie. Misschien zal er op een dag genoeg bewijs zijn, of iemand slim genoeg, dat we zullen leren hoe het daadwerkelijk is gebeurd.