Omstandigheden op de vroege aarde

- [Verteller] Hoe zijn cellen voor het eerst ontstaan op de planeet aarde? Gebaseerd op experimentele observaties, denken wetenschappers dat specifieke omstandigheden op de jonge aarde ertoe geleidt hebben dat cellen zich in enkele stappen gevormd hebben. Een reeks van vulkaanuitbarstingen vonden plaats op de aarde rond vier miljard jaar geleden, die ammoniak, methaan, waterstof, en andere gassen toevoegden aan een atmosfeer gevuld met waterdamp. Toen de aarde afkoelde, condenseerde de waterdamp tot oceanen.

In de jaren 1920, stelden wetenschappers voor dat ultraviolette straling, of bliksem, de totstandkoming van kleine organische moleculen in deze oceanen heeft veroorzaakt. In 1952 hebben Stanley Miller en Harold Urey dit idee uitgestest in het laboratorium. Het Miller-Urey experiment simuleerde de atmosfeer en de oceanen van de jonge aarde In de aanwezigheid van electriciteit, observeerden zij de vorming van aminozuren, de bouwstenen van proteïnen.

Sindsdien hebben wetenschappers gesuggereerd dat deze bouwstenen gevormd zouden kunnen zijn in de buurt van hydrothermale bronnen in de oceaan, in de buurt van vulkanische activiteit, of als gevolg van meteorieten die op de aarde instorten. Hoe zijn de complexe molecules gevormd die we vandaag de dag kennen? Recente studies hebben laten zien dat nucleotiden spontaan met elkaar kunnen verbinden om zo samen nucleïnezuren te vormen. Dit wijst ernaar dat de vroegste biomoleculen zelfgeassembleerd zijn van kleinere bouwstenen.

Een andere categorie van macromoleculen genaamd lipiden kunnen zelforganiseren en vesikelen vormen, die het binnenste van de vesikel afscheidt van de omliggende omgeving. De stabiele omgeving binnen in de vesikelen zou de vorming van protocellen gefaciliteerd kunnen hebben, een belangrijke stap in de evolutie van leven. Deze protocellen hebben waarschijnlijk RNA als genetisch materiaal bevat.

Het RNA repliceerde zichzelf en was doorgegeven aan daaropvolgende generaties. De extreme omstandigheden op de jonge aarde maakten de vorming mogelijk van deze RNA-bevattende protocellen waaruit DNA-bevattende cellen waarschijnlijk zijn geëvolueerd.