Gedurende het grootste deel van het bestaan van de mensheid, hadden we geen flauw benul van het bestaan van levensvormen die kleiner waren dan een millimeter. Antonie van Leeuwenhoek ontdekte in 1674 als eerste dat er microscopisch kleine organismen bestaan. We weten nu dat van Leeuwenhoek tien protozoa waarnam. In de eeuwen erna volgden de ontdekkingen elkaar snel op. Bacteriën, de bacterieachtige archeae en met de ontdekking van de elektronenmicroscoop, virussen. Er bleken zelfs ziekteverwekkende eiwitten te bestaan, de prionen. Maar is dit het gehele verhaal? Kunnen zich nog onbekende levensvormen schuilhouden op aarde? Een overzicht van de mogelijke verstopplekken voor nog onbekende levensvormen.
Nog niet onderzochte levensdomeinen
De aardse atmosfeer blijkt opmerkelijk rijk te zijn aan bacteriën. Zo blijken er bacteriën te bestaan die de ‘seed kernels’ vormen waaromheen zich regendruppels ontwikkelen. Deze rol en het actieve biologische domein van de atmosfeer, nu aeroplankton genaamd, is pas sinds enkele jaren bekend. Mogelijk zien we nog andere domeinen over het hoofd. Denk bijvoorbeeld aan extreem thermofiele bacteriën.Op dit moment staat het officieuze record op 130 graden voor twee uur.
Zeer traag verlopend leven
Een belangrijk kenmerk van leven is de stofwisseling. Wellicht bestaat er leven waarvan de stofwisseling zo traag verloopt, dat wij niet waar kunnen nemen dat het leeft, of zich vermenigvuldigt. Dergelijk leven, als het bestaat, moet in zeer stabiele en extreme omgevingen voorkomen, waar het niet door sneller groeiend leven kan worden overvleugeld.
Niet op DNA gebaseerde levensvormen
Op dit moment zijn onderzoekers in staat in een monster een zeer nauwkeurig “visnet” uit te werpen. Door middel van polymerase chain reaction (PCR) onderzoek kunnen zelfs zeer kleine hoeveelheden DNA worden opgespoord. Dit leverde al enkele spectaculaire ontdekkingen op. Waarschijnlijk is er naast bacteriën, archaeae, eukaryoten (organismen met celkernen, zoals wij) en (mogelijk) mimivirussen (een soort zwervende celkernen, die amoeben infecteren), nog een onbekend vierde resp. vijfde levensdomein. Echter: PCR heeft een beperking. PCR kan alleen DNA-gebaseerde levensvormen ontdekken. Wat, als er levensvormen bestaan die niet op DNA gebaseerd zijn in een ‘schaduwbiosfeer‘?
Leven deze structuren of zijn ze van anorganische, chemische oorsprong?
RNA-bacteriën
Deze gedachte is minder vreemd dan het lijkt. Er bestaan namelijk ribosomen, organellen (celonderdelen\), die relatief onafhankelijk functioneren van de rest. Interessant aan ribosomen is dat ze bestaan uit RNA en eiwitketens. Uit recent onderzoek bleek eveneens dat ribosomen blauwdrukken van t-RNA (essentieel voor de eiwitsynthese) bevatten. Dit is een zeer sterke aanwijzing dat ribosomen in een zeer ver verleden de functie van DNA vervulden. Er bestaan RNA-gebaseerde virussen. Mogelijk bestaan er ook “ribosomale bacteriën” die bestaan uit een ribosoom met celmembraan, zonder ook maar een spoor DNA. Deze “ribosomale bacteriën” zouden onder de radar van op PCR gebaseerde testen blijven. Ze zouden ook de grootte van een groot virusdeeltje hebben, rond de honderd nanometer. Hiermee zouden ze onder de microscoop niet snel gevonden kunnen worden.
Nanoben
Maar misschien bestaat er nog een ander informatiedragend molecuul dat niet op DNA of RNA lijkt. Weliswaar is RNA autokatalytisch (kan de vorming van zichzelf in gang zetten), maar de bouwstenen van RNA zijn zeldzaam in chondrieten. Chondrieten zijn koolstofrijke meteorieten die voornamelijk uit organische stoffen bestaan en waarvan vaak gedacht worden dat zij de oergrondstoffen voor leven hebben geleverd. Het verhaal van het leven is dus mogelijk eerder begonnen, bij een nog primitiever dragermolecuul dan RNA. Enter nanoben. In de Marsmeteoriet ALH84001 zijn zeer kleine structuren aangetroffen, met een doorsnede van rond de 20 nanometer, waarvan door sommigen wordt vermoed dat het overblijfselen van eencelligen zijn. Deze structuren bleken veel kleiner te zijn dan de tot nu toe op aarde bekend zijnde soorten. Op aarde werden deze eveneens aangetroffen in oliehoudend gesteente door de Australische geologe Philippa Uwins[1] en twee collega’s. De wetenschappelijke gemeenschap reageerde sceptisch, omdat geen DNA of RNA, of fosfor (een essentieel onderdeel van aards leven, RNA en DNA) werd aangetroffen. Hierna bleef het stil rond nanoben. Medeauteur Taylor vermoedt dat nanoben wel degelijk leven, maar dat ze een ander mechanisme dan DNA of RNA gebruiken om erfelijke informatie in op te slaan. Dan zou fosfor niet vereist zijn, maar het bestaan van een dergelijke levensvorm zou de biologie op haar kop zetten.
Nanobacteriën
Wel boven alle twijfel verheven is het bestaan van nanobacteriën, waardoor de minimumgrootte voor levende organismen flink naar beneden bij is gesteld. Nanobacteriën zijn, net zoals overige bekende bacteriën, op DNA en eiwitten gebaseerd. Nanobacteriën blijken opmerkelijk veel voor te komen, in symbiose met grotere bacteriën. Nanobacteriën hebben een inhoud van een honderdste kubieke micrometer, wat overeenkomt met afmetingen van 200-250 nanometer. Dit is qua volume honderd keer kleiner dan de gemiddelde E. coli-bacterie. Ze kunnen vermoedelijk alleen overleven door een nauwe samenwerking met grotere bacteriesoorten.omdat ze zonder uitzondering beschikken over pili: microscopische draden. Hierdoor kan hun DNA klein in afmeting blijven: er zijn soorten met rond de 700 000 baseparen. [2]
Bronnen
1. P. Uwins et al., Novel nano-organisms from Australian sandstones, American Mineralogist, Volume 83, pages 1541–1550, 1998
2. Birgit Luef et al., Diverse uncultivated ultra-small bacterial cells in groundwater, Nature Communications, Nature Communications volume 6, Article number: 6372 (2015), doi:10.1038/ncomms7372
Het bericht Zou er op aarde nog onbekend leven kunnen voorkomen? verscheen eerst op Visionair.