In de enorme, complexe geschiedenis van onze planeet staat één vraag boven alle andere: Waar begon het leven?
Terwijl de biologie een duizelingwekkende diversiteit aan leven beschrijft – van de kleinste eencellige bacteriën tot de enorme zoogdieren die op onze continenten rondzwerven – geloven wetenschappers dat al deze verschillende vormen één gemeenschappelijk uitgangspunt hebben. Deze hypothetische ‘voorouder’ staat bekend onder het acroniem LUCA : de Last Universal Common Ancestor.
De biologische connectie
Om te begrijpen waarom LUCA belangrijk is, moet je kijken naar de fundamentele bouwstenen die alle levende organismen gemeen hebben. Ondanks de verschillen tussen een aap en een archaeon, of een plant en een bacterie, werken ze allemaal met een soortgelijk “besturingssysteem”:
- DNA en genen: Elk levend wezen gebruikt deoxyribonucleïnezuur (DNA) om genetische instructies over te dragen. Deze instructies, georganiseerd in genen, dicteren hoe cellen functioneren en hoe organismen zich ontwikkelen.
- Energieproductie: Voor al het leven is brandstof nodig. Cellen gebruiken moleculen zoals ATP (adenosinetrifosfaat) om biologische activiteiten aan te drijven, net als een oplaadbare batterij.
- Cellulaire structuur: Of een organisme nu een eenvoudige, eencellige prokaryoot is of een complexe, meercellige eukaryoot met een gedefinieerde kern, de basiseenheid van het leven blijft de cel.
Het feit dat deze mechanismen universeel zijn, suggereert dat het leven niet meerdere malen geïsoleerd is ontstaan. In plaats daarvan begon het waarschijnlijk met één enkele afstammingslijn die zich uiteindelijk ontwikkelde tot de drie domeinen van het leven die we vandaag de dag herkennen: Bacteriën, Archaea en Eukaryoten.
Waar had LUCA kunnen wonen?
Het vinden van sporen van een organisme dat miljarden jaren geleden leefde, is een enorme uitdaging. Omdat LUCA in een ‘oertijdperk’ bestond, kunnen we het niet als compleet wezen in het fossielenbestand terugvinden. In plaats daarvan moeten wetenschappers naar aanwijzingen zoeken in de omgevingen waar het leven zich mogelijk voor het eerst heeft gevestigd.
Eén toonaangevende theorie wijst op hydrothermale ventilatieopeningen : scheuren in de oceaanbodem waar heet, mineraalrijk water uit de diepte van de aarde ontsnapt. Deze omgevingen bieden de chemische energie en stabiele omstandigheden die nodig zijn voor complexe chemische reacties om het leven op gang te brengen. Andere theorieën houden rekening met verschillende scenario’s, zoals leven dat opduikt in ondiepe zeeën of zelfs via asteroïden vanuit de ruimte naar de aarde wordt gebracht.
De wetenschappelijke zoektocht
Op jacht naar LUCA gaat het niet alleen om terugkijken; het gaat over het begrijpen van de mechanismen van evolutie. Door gebruik te maken van genomica (de studie van hele genomen) en moleculaire biologie proberen onderzoekers de levensboom te ‘reverse-engineeren’.
Door middel van computermodellen en de studie van moderne microben proberen evolutiebiologen de eigenschappen te reconstrueren die LUCA moet hebben gehad. Had het een membraan? Hoe heeft het zijn metabolisme beheerd? Door deze vragen te beantwoorden, komen we dichter bij het begrijpen van de overgang van eenvoudige chemicaliën naar complexe, zelfvoorzienende organismen**.
Het vinden van LUCA zou de ultieme ‘ontbrekende schakel’ zijn, die een definitief antwoord zou bieden op de manier waarop het leven overging van louter chemie naar de biologische diversiteit die onze wereld definieert.
Conclusie
De zoektocht naar LUCA is een reis om de rode draad te vinden die elk levend wezen op aarde met elkaar verbindt. Door de gedeelde genetische en chemische grondslagen van het leven te bestuderen, willen wetenschappers het moment blootleggen waarop de biologie voor het eerst begon.
