De aarde ontstond zo’n 4,6 miljard jaar geleden. In de zeker honderden miljoenen jaren die volgden was onze planeet volstrekt onleefbaar. Het aardoppervlak was verzengend heet en werd bovendien belaagd door kometen en asteroïden. Toch waren de eerste levensvormen een miljard jaar later een feit. Hoe kan dat? Daarover gaan verschillende wetenschappelijke theorieën de ronde.
1. Door de bliksem getroffen
In de jaren vijftig merkte chemicus en Nobelprijswinnaar Harold Urey op dat de meeste atmosferen in het zonnestelsel vooral bestaan uit stikstof en methaan. Urey beredeneerde dat de aarde ooit een vergelijkbare atmosfeer moet hebben gehad. Pas met de komst van nieuw leven kwam daar meer zuurstof bij.
Aan zijn student Stanley Miller de taak een experiment te ontwikkelen om Ureys theorie te testen. In het inmiddels beroemde Miller-Urey-experiment werd opgewarmd water vermengd met waterstof-, methaan- en ammoniakmoleculen. Dat mengsel werd vervolgens blootgesteld aan elektrische ontladingen – die de bliksem op de vroege aarde moesten nabootsen – en afgekoeld zodat het kon condenseren en als regen weer terug in het water belandde.
De resultaten waren verbluffend. Binnen een week was de experimentele oceaan roodbruin verkleurd, doordat de moleculen complexe aminozuren hadden gevormd: de bouwstenen voor leven. Later onderzoek heeft aangetoond dat de vroege atmosfeer van onze planeet enigszins afweek van die in Millers experiment. Toch blijven zijn onderzoeksresultaten tot op de dag van vandaag van belangrijke betekenis.
2. Uit de lucht gegrepen
Volgens een andere theorie is het leven ons vanuit de ruimte komen aanwaaien. Inmiddels weten we dat aminozuren – en enkele andere belangrijke bouwstenen van het leven, zoals koolstof en water – veelvuldig voorkomen op meteorieten en kometen. Dat een meteorietinslag de aanwezigheid van aminozuren op de vroege aarde vergrootte, is dan ook waarschijnlijk.
Volgens chemicus en Nobelprijswinnaar Jack Szostak van de University of Chicago (VS) waren asteroïden en kometen dus vrijwel zeker van groot belang voor het ontstaan van leven.
In een vroege atmosfeer waarin stikstof en koolstofdioxide de boventoon voerden, zouden de chemische reacties uit Millers experiment waarschijnlijk niet snel op gang zijn gekomen. Maar, legt Szostak uit, een meteorietinslag kan de atmosfeer tijdelijk van waterstof en methaan hebben voorzien. Precies op dat moment zou het leven kortstondig de kans kunnen hebben gekregen.
3. Stille wateren
Een andere hypothese luidt dat het leven diep in de oceaan zijn oorsprong vond, rond hydrothermale bronnen op de zeebodem. Maar volgens Szostak is deze theorie verouderd.
‘Als je kijkt naar wat ervoor nodig is om eenvoudige uitgangsmaterialen in nucleotiden en RNA te veranderen, heb je te maken met verschillende chemische reacties die uv-straling van de zon vereisen,’ legt hij uit. ‘De zon is verreweg onze belangrijkste energiebron, en dat was ook al zo op een vroege aarde. Als je weet dat je die energie nodig hebt, zul je het antwoord onmogelijk op de zeebodem kunnen vinden.’
Veel waarschijnlijker is het dat het leven aan het aardoppervlak ontstond, stelt Szostak. ‘In ondiepe vijvers of op een plek waar warmwaterbronnen zijn: het soort omgeving dat vaak ontstaat rond inslaglocaties of in vulkanische gebieden.’
Daarbij is het bovendien niet uitgesloten dat het leven op verschillende locaties en op verschillende manieren tegelijk zijn weg vond. Wat in elk geval zeker is: één levensvorm zou zich uiteindelijk ontwikkelen tot alles wat we nu kennen.
