De theorie van abiogenese daarentegen stelt dat al het leven op aarde is ontstaan uit anorganische moleculen. Hoewel ze sterk op elkaar lijken, moet de theorie van abiogenese niet worden verward met de theorie van spontane generatie.
Net als de kiemtheorie en de evolutietheorie verscheen de theorie van abiogenese vrij recent in de jaren 1960. Alle drie verdrongen ze de voorgaande theorieën, namelijk de terreintheorie, saltationisme en panspermie, met de vestiging van een meer materialistisch denkkader.
Evenals de terreintheorie en het saltationisme, vormde panspermie in de een of andere vorm eeuwenlang de dominante theorie:
Robert Temple heeft erop gewezen dat de antecedenten van de theorie van panspermie teruggaan in het oude Egypte tot het Oude Rijk in het derde millennium v.Chr. [...] De Egyptische teksten en afbeeldingen suggereren dat de hele kosmos vol zaden zit en dat het leven op aarde daaruit is ontstaan.[4]In het oude Griekenland wordt de eerste bekende vermelding van "panspermie"[5] aangetroffen in de werken van Anaxagoras[6] [7], in de 5e eeuw v.Chr.
© Publiek domeinDetails van een fresco door Edward Lebedsky met de voorstelling van Anaxagoras. Universiteit van Athene (circa 1888).
Dit idee ging niet verloren tijdens de Romeinse tijd. Lucrecius[10] schreef bijvoorbeeld het volgende in zijn gedicht met de titel De Rerum Naturae:
"Niets in het universum is uniek en alleen, en daarom moeten er in andere streken andere aardes zijn die bewoond worden door verschillende mensenstammen en beestenrassen"[11]Dit eeuwenoude idee werd in de 19e eeuw verder getheoretiseerd door verschillende vooraanstaande wetenschappers. In de jaren 1830 ontdekte Jöns Jacob Berzelius[12] koolstofverbindingen in bepaalde meteorieten. Deze ontdekking van organische verbindingen in combinatie met de werken van Camille Flammarion[13] bracht Hermann Richter[14] ertoe om als eerste in de moderne wetenschap panspermie te conceptualiseren. Dit gebeurde slechts zes jaar nadat Darwins Over het ontstaan van soorten werd gepubliceerd:
Hij stelde dat onze gemeenschappelijke voorouders, bestaande uit microscopisch leven, op aarde waren aangekomen aan boord van een meteoriet. Richter stelde zich een universum voor waarin het leven zich van planeet naar planeet verspreidde, zoals een bij bloemen bevrucht. Op een gegeven moment, zei hij, zou een meteoor in de buurt van onze atmosfeer komen en microben oppikken om ze naar een andere wereld te brengen, waar ze de zaden zouden zijn voor leven dat zou evolueren en zich zou aanpassen aan een nieuwe omgeving.[15]Geconfronteerd met de vele mislukte pogingen om organismen uit niet-levende materie voort te brengen, bevestigde Hermann von Helmholtz [16] Richters idee en schreef in 1874 het volgende over panspermie:
Het lijkt mij een volledig correcte wetenschappelijke procedure om, als al onze pogingen om de voortbrenging van organismen uit niet-levende materie te veroorzaken mislukken, de vraag op te werpen of het leven niet zo oud is als de materie zelf en of zaden niet van de ene planeet naar de andere werden meegevoerd en zich overal hebben ontwikkeld waar ze vruchtbare grond aantroffen."[17]Svante Arrhenius[18], winnaar van de Nobelprijs voor Scheikunde in 1903, merkte op dat micro-organismen onaardse eigenschappen bezitten en de kou in de ruimte juist zouden kunnen overleven:
Micro-organismen bezitten onaardse eigenschappen, eigenschappen die niet verklaard kunnen worden door natuurlijke selectie ten opzichte van een aardse omgeving. Het voorbeeld waarvoor Arrhenius zelf verantwoordelijk was, was dat hij zaden tot temperaturen dicht bij 0K bracht[19], en vervolgens hun levensvatbaarheid aantoonde wanneer ze met voldoende zorg opnieuw werden verhit.[20]
© Publiek DomeinFotogravure van Svante Arrhenius door Meisenbach Riffarth & Co.
[Lord Kelvin] breidde het denkmodel van Pasteur uit: "Dode materie kan niet levend worden zonder onder invloed te geraken van materie die eerder leefde. Dit lijkt me net zo'n zekere wetenschappelijke leer als de wet van de zwaartekracht ... Dus als het leven aan de aarde vooraf is gegaan, hoe is het dan hier gekomen en waar komt het vandaan?[22]Lord Kelvin beantwoordt zijn eigen vraag op een vergelijkbare manier als zijn voorgangers. Voor hem vormen "zaaddragende meteoritische stenen" de enige oplossing voor dit raadsel:
[W]e moeten het als zeer waarschijnlijk beschouwen dat er zich ontelbare zaaddragende meteoritische stenen door de ruimte bewegen. Als er op dit moment geen leven op deze aarde zou bestaan, zou één zo'n steen die op haar neerstort, door wat wij blindelings natuurlijke oorzaken noemen, ertoe kunnen leiden dat zij bedekt raakt met vegetatie.[23]De bekendheid van de hierboven genoemde wetenschappers vormt het beste bewijs van de erkenning, aandacht en werk dat de theorie van panspermie in de 19e eeuw ten deel viel.
In de 20e eeuw verloor panspermie zijn aantrekkingskracht niet, integendeel. Onder de wetenschappers die deze theorie steunden en aanvulden, bevindt zich bijvoorbeeld de beroemde wetenschapper Carl Sagan[24], die in 1966 speculeerde dat het leven op aarde mogelijk werd gezaaid door middel van gerichte panspermie[25].
Evenzo verklaarde de befaamde wetenschapper Francis Crick[26] in 1973 dat hij het onmogelijk achtte dat de complexiteit van DNA op natuurlijke wijze kon zijn geëvolueerd[27] en stelde zijn eigen theorie van panspermie voor[28].
© Marc LiebermanFrancis Crick, ontdekker van de structuur van het DNA en voorstander van panspermie.
En tot slot, maar daarom niet minder belangrijk, wordt de hypothese dat het leven uit de ruimte kwam en meer in het bijzonder van kometen, in verband gebracht met Fred Hoyle en Chandra Wickramasinghe, die de afgelopen 50 jaar tientallen verhandelingen over dit onderwerp schreven[31] waarin ze een indrukwekkende hoeveelheid biologische, biofysische en astrofysische gegevens verzamelden die overeenstemden met de theorie van panspermie.
Panspermie heeft inmiddels zoveel aanhang verworven dat wetenschappers miljoenen dollars uitgeven om DNA op Mars te ontdekken:
Een team van vooraanstaande wetenschappers van MIT en Harvard is voldoende overtuigd van de plausibiliteit van panspermie dat ze tien jaar, en een behoorlijke hoeveelheid NASA- en andere financiering, hebben besteed aan het ontwerpen en produceren van een instrument dat naar Mars kan worden gestuurd en mogelijk DNA of primitiever RNA kan detecteren.[32]Het sterkere bewijs voor panspermie wordt zeker geleverd door de talrijke ontdekkingen van gefossiliseerde micro-organismen van meteorieten en levende micro-organismen in de bovenste atmosfeer waar geen opwaartse wind kan komen, zoals gedetailleerd beschreven in twee eerdere hoofdstukken[33].
Er is nog een andere recente ontdekking die de theorie van panspermie verder onderbouwt. Het oudste bewijs van levensvormen op aarde bestaat uit gefossiliseerde micro-organismen van ongeveer 4 miljard jaar oud[34].
Bewijs voor het oudste bacteriële leven op aarde werd onlangs ontdekt in de vorm van koolstofbolletjes die opgesloten zitten in kristallen van het mineraal zirkoon en afgezet werden in rotsen die 4,1 tot 4,2 miljard jaar geleden waren ontstaan tijdens het zogenaamde Hadeïsche tijdperk. In die tijd werd de aarde onophoudelijk door kometen gebombardeerd.[35]De afbeelding hieronder toont een aantal komeetinslagen[36] die plaatsvonden tijdens het Hadeïsche tijdperk:
© Simone MarchiRuimtelijke verdeling en afmetingen van kraters die tijdens het Hadeïsche tijdperk werden gevormd.
Hoe komt het dat van alle tijdperken het leven op aarde juist tijdens de meest ongunstige periode begon? We weten dat micro-organismen, waaronder virussen, bestand zijn tegen moeilijke omstandigheden[38] zoals tijdens het Hadeïsche tijdperk. We weten ook dat kometen virussen en andere microben meevoeren en daarom is het logisch dat het verschijnen van de eerste microben, in het bijzonder virussen, samenvalt met tijden van heftige komeetbombardementen.
Daarentegen stelt spontane generatie - later vervangen door abiogenese - dat het ontstaan van leven op aarde afkomstig is van anorganische moleculen[39]. Hun daaropvolgende "evoluties" werden, wederom, op terughoudende wijze door Darwin getheoretiseerd:
Darwin was uiterst terughoudend over het onderwerp van de oorsprong van het leven, maar hij sprak wel van "een warme kleine vijver met allerlei soorten ammoniak en fosforzouten erin," een plek waar "een eiwitverbinding chemisch werd gevormd, klaar om nog complexere veranderingen te ondergaan." Dit toont aan dat Darwin op zijn minst vast overtuigd was van de idee dat het leven zich 'spontaan' ontwikkelde zonder de noodzaak van bovennatuurlijke tussenkomst of planning.[40]De theorie van spontane generatie werd in de 19e eeuw resoluut verworpen[41] en abiogenese kwam er aan het begin van de 20e eeuw voor in de plaats. De Urey-Miller-experimenten, die begin jaren '50 werden uitgevoerd, toonden aan hoe aminozuren en nucleotiden zich zouden kunnen vormen uit een mengsel van anorganische gassen. Deze experimenten vormden de hoeksteen van de theorie van abiogenese.
© CommonsMiller–Urey-experimenten.
1. Recent bewijs suggereert dat de Hadeïsche atmosfeer van de aarde een andere samenstelling had dan het gas dat gebruikt werd bij de Urey-Miller-experimenten[42].
2. Chemische evenwichten zijn meestal ongunstig (ze zijn "energetisch bergopwaarts") voor de vorming van kleine biomoleculen en voor hun synthese tot grotere biomoleculen.[43]
Naast de noodzakelijke organische basismonomeren werden tijdens de abiogenese-experimenten ook verbindingen in hoge concentratie gevormd die de vorming van polymeren zou hebben verhinderd[44].
3. Het meest lastige deel moet nog komen: Het eenvoudigste "levende systeem" bestaat uit honderden componenten die op een georganiseerde manier op elkaar inwerken om energie te produceren en zichzelf te repliceren, en zou vrijwel onmogelijk samengesteld kunnen worden door middel van een ongericht natuurlijk proces[45]:
Wat relevant is voor het ontstaan van leven is niet alleen de vorming van de chemische bouwstenen, maar ook het ontstaan van zeer specifieke ordeningen van deze moleculen in structuren zoals enzymen. Het is dit laatste proces dat de huidige wetenschappers voor een raadsel stelt. Recente studies van Mushegian en Koonin (1996) over de sequentiebepaling van bacteriële genomen hebben aangetoond dat een genenset die voor ongeveer 256 eiwitten codeert, kan worden beschouwd als een minimale set die noodzakelijk is voor cellulair leven. Gebruikmakend van ons eerdere betoog (Hoyle en Wickramasinghe, 1980) dat een kans gaf op willekeurige samenvoeging van een enkel enzym uit zijn componenten van ongeveer één deel op 10^20, komen we nu uit op een waarschijnlijkheid van samenvoeging van de minimale enzymenset van één deel op 10^5120 [46].Om het nog erger te maken, geldt deze onmetelijk lage waarschijnlijkheid alleen voor de willekeurige samenstelling van een enkel en eenvoudig enzym, dat onvergelijkbaar veel eenvoudiger is dan de eenvoudigste levende cel.
Om u een idee te geven van deze belachelijk lage waarschijnlijkheid: het aantal protonen, neutronen en elektronen[47] in het bekende universum wordt geschat op tussen de 10^80 en 10^90.
4. Onherleidbare complexiteit: de meeste biologische systemen bevatten een veelvoud van op elkaar inwerkende onderdelen die niet zouden functioneren als een van de onderdelen zou worden verwijderd, dus ze kunnen niet zijn geëvolueerd door opeenvolgende kleine aanpassingen van eerdere minder complexe systemen door natuurlijke selectie. Natuurlijke selectie bevoordeelt de sterkste, niet de zwakste die gehinderd wordt door logge en niet-functionele biologische machinerieën[48].
De muizenval kan als voorbeeld dienen van onherleidbare complexiteit. De val bestaat slechts uit vijf op elkaar inwerkende onderdelen, namelijk de basis, de sluiting, de veer, de hamer en de vasthoudstang. Al deze onderdelen moeten op hun plaats zitten om de muizenval te laten functioneren, net zoals biologische systemen meerdere onderdelen nodig hebben die samenwerken om te kunnen functioneren.
© OnbekendEen muizenval met zijn vijf op elkaar inwerkende onderdelen.
5. DNA is nodig voor de synthese van eiwitten, maar eiwitten zijn nodig voor de synthese van DNA. Met andere woorden, abiogenese had, en heeft nog steeds, te maken met een groot kip-en-het-ei-probleem.
6. Laten we niet vergeten dat sinds Darwin geen enkel experiment heeft kunnen aantonen[49] dat leven - zelfs de eenvoudigste eencellige levensvormen - zou kunnen voortkomen uit niet-levend materiaal:
De Urey-Miller-experimenten (Urey, 1952; Miller, 1953) uit medio jaren '50 toonden de vorming van aminozuren en nucleotiden uit een mengsel van anorganische gassen aan (Oparin, 1953; Haldane, 1929), maar dergelijke experimenten komen in de verste verte niet in de buurt van het gewenste doel om leven te produceren uit niet-leven. Ook andere, meer recente experimenten, zoals die van Imai et al. (1999) die de productie van hexaglycine rapporteerden onder omstandigheden die vermoedelijk voorkomen in aardse warmwaterbronnen, komen niet in de buurt van het gewenste doel om leven te produceren uit niet-leven. Noch de experimenten van Bernstein et al. (1999), die aantoonden dat ultraviolette bestraling van polyaromatische koolwaterstoffen in waterijs leidt tot de productie van enkele 'biologisch relevante' moleculen zoals alcoholen, chinonen en ethers.[50]Om alle hierboven beschreven redenen heeft de theorie van abiogenese geleidelijk aan terrein verloren, tot het punt dat het tegenwoordig gekwalificeerd wordt als een "verouderde theorie."[51] De theorie werd verdrongen door de theorie van de RNA-wereld[52], volgens welke het leven op aarde evolueerde uit RNA.
© Sott.net aangepast van KooninVirussen als voorlopers van alle levensvormen.
[1] Chandra Wickramasinghe (2011) "Bacterial morphologies supporting cometary panspermia: a reappraisal" International Journal of Astrobiology. 10 (1): 25 - 30
[2] Chan et al. (2018) "Organic matter in extraterrestrial water-bearing salt crystals" Science Advances
[3] Arjun Berera (2017) "Space dust collisions as a planetary escape mechanism" Astrobiology 17 (12): 1274 - 1282
[4] Hoyle, 2000
[5] Margater O'Leary (2008) "Anaxagoras and the Origin of Panspermia Theory" iUniverse Publishing Group
[6] G. Horneck et al. (2010) "Space Microbiology" Microbiology and Molecular Biology Reviews 74 (1): 121 - 156
[7] (ca. 510 - 428 v.Chr.) Pre-Socratisch Griekse wijsgeer die baanbrekend werk verrichtte met een aantal verklaringen voor natuurverschijnselen: panspermie, zonsverduisteringen, regenbogen, meteoren en de Zon.
[8] (ca. 310 - ca. 230 v.Chr.) Hij presenteerde het eerste bekende heliocentrische model en wordt beschouwd als een van de grootste astronomen uit de oudheid en als een van de grootste denkers uit de menselijke geschiedenis. Zie: NASA Editors (1997) "Aristarchus' Unbelievable Discoveries" NASA
[9] ISPA Editors (2023) "Definition: What is Panspermia?" ISPA
[10] (ca. 99 - ca. 55 v.Chr.) Romeinse dichter en filosoof
[11] John Mason Good (1870) "On the Nature of Things" by Titus Lucretius Carus Bell and Daldy
[12] (1779 - 1848) Zweedse scheikundige, een van de grondleggers van de moderne scheikunde. Hij ontdekte cerium, selenium, silicium en thorium
[13] (1842 - 1925) Franse astronoom die meer dan vijftig boeken schreef, waaronder populair-wetenschappelijke werken over astronomie en een aantal opmerkelijke vroege sciencefictionromans
[14] (1808 - 1876) Duitse arts
[15] Mark Strauss (2014) "Why 19th Century Scientists Believed That Life Originated In Space" Gizmodo
[16] (1821 - 1894) Duitse natuurkundige, grondlegger van verschillende theorieën over behoud van energie en thermodynamica
[17] Sebastian Hayes (2014) "Panspermia and the Enigma of the Black Death" Academia
[18] (1859 - 1927) Zweedse wetenschapper, een van de grondleggers van de fysische chemie. Hij was de eerste die het broeikaseffect aantoonde
[19] -273 C of -459 K
[20] N.C. Wickramasinghe (2004) "The universe: a cryogenic habitat for microbial life" Cryobiology 48(2):113-25
[21] William Thomson, ook bekend als Baron Kelvin (1824 - 1907), was een Ierse wetenschapper. Vanwege zijn belangrijke werk op het gebied van wiskunde, thermodynamica en elektriciteit was hij de eerste Britse wetenschapper die toetrad tot het Britse Hogerhuis
[22] N.C. Wickramasinghe (2021) "Comets, Panspermia, Culture, and Prejudice" Asia Pacific biotech news
[23] N.C. Wickramasinghe (2021) "Comets, Panspermia, Culture, and Prejudice" Asia Pacific biotech news
[24] (1934 - 1996) Uomo universale met meer dan 600 publicaties en meer dan 20 boeken
[25] I. S. Shklovskii, C. Sagan (1966) "Intelligent life in the universe" Dell
[26] (1916 - 2004) Britse moleculair bioloog, biofysicus en neurowetenschapper. 1962 Nobelprijs voor Geneeskunde voor zijn ontdekkingen van DNA
[27] Gabrielle Joshtine Angoluan (2021) "Theory Of Panspermia" College of the Immaculate Conception
[28] F. H Crick, L. E. Orgel (1973) "Directed panspermia" Icarus 19 (3): 341 - 346
[29] (1942 - 2018) Hij was de Lucasian Professor of Mathematics in Cambridge, beschouwd als een van de meest prestigieuze academische aanstellingen ter wereld
[30] Mark Strauss (2014) "Why 19th Century Scientists Believed That Life Originated In Space" Gizmodo
[31] Sebastian Hayes (2014) "Panspermia and the Enigma of the Black Death" Academia p.3
[32] NASA Editors (2017) "In Search of Panspermia" NASA
[33] Hoofdstuk 23: Schuilt er leven in kometen? en Hoofdstuk 24: Micro-organismen in de bovenste laag van de atmosfeer
[34] M. Dodd et al. (2017) "Evidence for early life in Earth's oldest hydrothermal vent precipitates" Nature 543, 60 - 64
[35] Chandra Wickramasinghe (2019) "Our Cosmic Ancestry in the Stars: The Panspermia Revolution and the Origins of Humanity" Bear & Co
[36] NASA editors (2014) "New NASA Research Shows Giant Asteroids Battered Early Earth" NASA
[37] Opengeology editors (2023) "Earth's Oldest Rocks" Opengeology
[38] Zie Hoofdstuk 23: Schuilt er leven in kometen?
[39] K. Rogers (2023) "abiogenesis" Encyclopedia Britannica
[40] Sebastian Hayes (2014) "Panspermia and the Enigma of the Black Death" Academia
[41] Samanthi (2020) "Difference Between Abiogenesis and Spontaneous Generation" Differencebetween
[42] Bada et al. (2013) "New insights into prebiotic chemistry from Stanley Miller's spark discharge experiments" Chemical Society Reviews 42 (5): 2186 - 96
[43] Craig Rusbult (1998) "The Origin of Life by Chemical Evolution?" ASA
[44] Joan Oró et al. (1962) "Synthesis of purines under possible primitive earth conditions" Archives of Biochemistry and Biophysics 96 (2): 293 - 313
[45] Craig Rusbult (1998) "The Origin of Life by Chemical Evolution?" ASA
[46] B. Hoyle, N.C. Wickramasinghe (2012) "Astronomical Origins of Life: Steps Towards Panspermia" Springer
[47] E.J. Steele et al (2018) "Hoyle-Wickramasinghe Panspermia is Far More Than a Hypothesis" viXra
[48] Michael J. Behe (1996) "Darwin's Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution" Free Press p.39
[49] K. Rogers (2021) "Abiogenesis" Encyclopedia Britannica
[50] B. Hoyle, N.C. Wickramasinghe (2012) "Astronomical Origins of Life: Steps Towards Panspermia" Springer
[51] Dr.Samanthi (2020) "Difference Between Abiogenesis and Spontaneous Generation" Differencebetween
[52] Zie Hoofdstuk 12: Het primaat van virussen
Commentaar: Zie:
Massa-Extincties, Evolutionaire Sprongen en Virale Informatie