Als de fenomenen van Star Trek, Area 51, Ancient Aliens of War of the Worlds kunnen worden opgevat als antropologische aanwijzingen, wordt de mensheid verteerd door nieuwsgierigheid naar de mogelijkheid van een leven buiten de aarde. Bevat een van de 4.437 nieuw ontdekte extrasolaire planeten sporen van leven? Hoe zouden deze levensvormen eruit zien? Hoe zouden ze functioneren? Als ze naar de aarde kwamen, zouden we dan ET- achtige omhelzingen delen of zou het bezoek meer een slag in Battle Los Angeles- stijl zijn?
Het leven buiten de aarde heeft eindeloze interesse gewekt, maar er lijkt minder publieke belangstelling te zijn voor hoe het leven op aarde 3 tot 4 miljard jaar geleden begon. Maar de twee onderwerpen, zo blijkt, zijn misschien meer verbonden dan men zou geloven - het is zelfs mogelijk dat het leven op aarde echt buiten de aarde begon, op Mars.
Op de Goldschmidt-conferentie dit jaar in Florence zal Steve Benner, een moleculair biofysicus en biochemicus bij de Foundation for Applied Molecular Evolution, dit idee presenteren aan een publiek van geologen. Hij is zich er terdege van bewust dat de helft van de kamer krachtig tegen zijn idee zal zijn. "Mensen zullen waarschijnlijk dingen gooien, " lacht hij, hintend op een bewustzijn van hoe buitenaards zijn ideeën klinken. Maar er is een wetenschappelijke basis voor zijn bewering (PDF), een logische reden waarom het leven misschien echt begon op Mars.
De wetenschap kent een aantal paradoxen: als er een oneindig aantal sterren aan de hemel is, waarom is de nachthemel dan donker? Hoe kan licht zowel als deeltje als als golf werken? Als de Fransen zoveel kaas en boter eten, waarom is de incidentie van hart- en vaatziekten in hun land zo laag? De oorsprong van het leven is niet anders; ook zij worden gedicteerd door twee paradoxen: de teerparadox en de waterparadox. Beide maken het volgens Benner moeilijk om de schepping van het leven op aarde te verklaren. Maar beide, merkt hij ook op, kunnen worden opgelost door de schepping van leven op Mars te plaatsen.
De eerste, de teerparadox, is eenvoudig genoeg om te begrijpen. "Als je energie in organisch materiaal stopt, verandert het in asfalt, niet in leven", legt Benner uit. Zonder toegang tot de Darwiniaanse evolutie - dat wil zeggen, zonder dat organische moleculen de mogelijkheid hebben om nakomelingen te reproduceren en te creëren die zelf, mutaties en alle, reproduceerbaar zijn - zal organische materie die baadt in energie (van zonlicht of van geothermische warmte) teer worden. De vroege aarde was vol met organische materialen - ketens van koolstof, waterstof en stikstof waarvan wordt aangenomen dat ze de bouwstenen van het leven zijn. Gezien de teerparadox zouden deze organische materialen moeten zijn omgezet in asfalt. “De vraag is, hoe is het mogelijk dat de organische materialen op de vroege aarde erin geslaagd zijn om van hun asfalt lot naar iets te springen dat toegang had tot de Darwinistische evolutie? Omdat zodra dat gebeurt - vermoedelijk - je op weg bent naar de races, en dan kun je elke omgeving beheren die je wilt, ”legt Benner uit.
De tweede paradox is de zogenaamde waterparadox. De waterparadox stelt dat hoewel het leven water nodig heeft, als organisch materiaal aan het asfalische lot zou kunnen ontsnappen en in de richting van de Darwiniaanse evolutie kan komen, je de noodzakelijke bouwstenen niet in een stroom water kunt verzamelen. De bouwstenen van het leven beginnen met genetische polymeren - het bekende speler-DNA en zijn minder bekende maar nog steeds zeer slimme vriend RNA. Experts zijn het erover eens dat RNA waarschijnlijk het eerste genetische polymeer was, deels omdat in de moderne wereld RNA zo'n belangrijke rol speelt bij de productie van andere organische verbindingen. “RNA is de sleutel tot het ribosoom, wat eiwitten maakt. Het lijdt geen twijfel dat RNA, een molecuul dat betrokken is bij katalyse, ontstond voordat eiwitten ontstonden, ”legt Benner uit. De moeilijkheid is dat voor RNA om in lange strengen te assembleren - wat nodig is voor genetica - je de assemblage niet in water kunt laten plaatsvinden . “De meeste mensen denken dat water essentieel is voor het leven. Zeer weinig mensen begrijpen hoe corrosief water is ', zegt Benner. Voor RNA is water extreem corrosief - er kunnen geen verbindingen in water worden gemaakt, waardoor lange strengen worden voorkomen.
Benner zegt echter dat deze paradoxen kunnen worden opgelost met behulp van twee zeer belangrijke groepen mineralen. De eerste zijn boraatmineralen. Boraatmineralen - die het element boor bevatten - voorkomen dat de bouwstenen van het leven in teer veranderen als ze in organische verbindingen worden opgenomen. Boor zoekt als element elektronen om zichzelf stabiel te maken. Het vindt deze in zuurstof en samen vormen zuurstof en boor het mineraalboraat. Maar als het gevonden zuurstofborium al is gebonden aan koolhydraten, vormen de koolhydraten die met boor zijn verbonden een complex organisch molecuul bezaaid met boraat dat minder resistent is tegen ontleding.
Boraxkristallen, die het element boor bevatten. Foto via Wikipedia.
De tweede groep mineralen die in het spel komen, omvat die die molybdaat bevatten, een verbinding die bestaat uit molybdeen en zuurstof. Molybdeen, beroemder om zijn samenzweerderige relatie met de Douglas Adams-klassieker A Hitchhiker's Guide to the Galaxy dan om zijn andere eigenschappen, is cruciaal, omdat het de koolhydraten neemt die zich stabiliseren, zich eraan bindt en een reactie katalyseert die hen herschikt in ribose: de R in RNA.
Dat brengt ons - hoe omslachtig ook - terug naar Mars. Zowel boraat als molybdaat zijn schaars en zouden vooral schaars zijn geweest op de vroege aarde. Het molybdeen in molybdaat is sterk geoxideerd, wat betekent dat het elektronen van zuurstof of andere direct beschikbare negatief geladen ionen nodig heeft om stabiliteit te bereiken. Maar de vroege aarde was te zuurstofarm om gemakkelijk molybdaat te hebben gecreëerd. Bovendien was de vroege aarde, terugkerend naar de waterparadox, letterlijk een waterwereld - met land dat slechts twee tot drie procent van het oppervlak uitmaakt. Boraten zijn oplosbaar in water - als de vroege aarde een overstroomde planeet was, zoals wetenschappers geloven, zou het moeilijk zijn geweest voor een al schaars element dat nu verdund is in een enorme oceaan om kortstondige organische moleculen te vinden om mee te binden. Bovendien maakt de status van de aarde als een met water overgeladen planeet het moeilijk voor RNA om zich te vormen, omdat dat proces niet gemakkelijk alleen in water kan plaatsvinden.
Deze concepten worden echter minder een probleem op Mars. Hoewel water zeker 3 tot 4 miljard jaar geleden op Mars aanwezig was, was het nooit zo overvloedig als op aarde, waardoor de mogelijkheid ontstond dat woestijnen van Mars - locaties waar boraat en molybdaat zich konden concentreren - de vorming van lange strengen RNA hadden kunnen bevorderen . Bovendien bevatte de atmosfeer van Mars 4 miljard jaar geleden veel meer zuurstof dan die van de aarde. Verder bevestigt recente analyse van een meteoriet van Mars dat boor ooit op Mars aanwezig was.
En, denkt Benner, molybdaat was er ook. "Het is pas wanneer molybdeen sterk geoxideerd raakt dat het invloed kan hebben op hoe het vroege leven werd gevormd", legt Benner uit. "Molybdaat kon niet beschikbaar zijn op aarde op het moment dat het leven voor het eerst begon, omdat drie miljard jaar geleden het oppervlak van de aarde zeer weinig zuurstof had, maar Mars deed dat."
Benner gelooft dat deze factoren impliceren dat het leven is ontstaan op Mars, onze naaste buur in de ruimte uitgerust met de juiste ingrediënten. Maar het leven werd daar niet volgehouden. 'Natuurlijk is Mars uitgedroogd. Het droogproces was erg belangrijk voor het leven, maar niet om te ondersteunen, ”legt Benner uit. In plaats daarvan zou een meteoor Mars moeten hebben geraakt, materialen in de ruimte projecteren - en uiteindelijk zouden die materialen, inclusief enkele bouwstenen van het leven, de Aarde kunnen hebben bereikt.
Zou de plotselinge verandering in omgeving te hard zijn geweest voor de jonge bouwstenen om te overleven? Benner denkt van niet. "Laten we zeggen dat het leven op Mars begint en erg gelukkig wordt in de omgeving van Mars, " legt Benner uit. “Een meteoor komt Mars raken en de impact werpt rotsen uit waarop je voorganger zit. Dan land je op aarde en ontdek je dat er veel water was dat je als een schaars element behandelde. Zal het de omgeving voldoende vinden? Het waardeerde zeker het bestaan van voldoende water dat het zich geen zorgen hoefde te maken. ”
Dus, sorry Lil Wayne, lijkt het misschien tijd om afstand te doen van je claim op de vierde rots van de zon. Zoals Brenner opmerkt: 'Het bewijs lijkt op te bouwen dat we eigenlijk allemaal marsmannetjes zijn.'
