Ontstaan van het leven

Bloedheet, gifftig, moordende straling. Een prettige plaats was de aarde vier miljard jaar geleden niet. Toch kon er leven ontstaan. Al had het maar iets anders hoeven gaan en wij waren er niet geweest.

Oerlubber

In een blubbermassa van methaan, waterstofgas, ammoniak en water ontstonden vier miljard jaar geleden de eerste levensvormen. Onder invloed van straling vormden zich organische moleculen en aminozuren. Veel stelde het allemaal nog niet voor, maar aminozuren zijn onontbeerlijk voor de bouw van eiwitten. En die heb je nodig om de structuur van een levende cel in stand te houden. De eerste eencelligen, de Archaea of archaebacteriën, hadden geen zuurstof nodig en bezaten ook geen celkern. In plaats daarvan zweefde er een ringvormige DNA-streng door de cel. Het tijdperk waarin de Archaea ontstonden heet het Hadeïcum, naar de Griekse god van de onderwereld, Hades. Dat is niet voor niets: de aarde was nog bezig af te koelen van zijn vurige ontstaan. Miljoenen jaren bleef de aardkost gedeeltelijk vloeibaar. Het water bood met temperaturen tot honderden graden Celsius weinig verkoeling. Maar onder deze helse omstandigheden voelen Archaea zich juist lekker. Ze zijn nu nog steeds in geisers en hete bronnen te vinden.

Afvalstof redt levens

Je kunt best een tijdje zonder eten of drinken. Maar overleven zonder zuurstof wordt al snel een probleem. Toch had het winig gescheeld of er was niets te ademen geweest op aarde. En hitte en ultraviolette straling hadden er ook nog voor kunnen zorgen dat er op deze planeet geen mensen rond konden lopen. Door een overproductie van koolstofdioxide dreigde de aarde vier miljard jaar geleden in een soort Venus te veranderen. Op die planeet houden wolken van gas alle warmte binnen de atmosfeer. Venus is daardoor te heet om op te leven. Op aarde voorkwamen de jonge bacteriën dat hier hetzelfde gebeurde. Micro organismen in de zeeën namen koolstofdioxide op en maakten er kalksteen van. Blauwgroene algen begonnen 3,5 miljard jaar geleden bovendien zuurstof te produceren. Een restproduct voor hen, van levensbelang voor ons. Zuurstof nam een steeds groter gedeelte van de lucht in beslag. Er moest alleen nog één probleempje opgelost worden: de ultraviolette straling die het aardoppervlak teisterde. En dat treft. Het zuurstofmolecuul (O²) bestaat uit twee zuurstofatomen. Die raken onder invloed van UV-straling los van elkaar. Zo kan een nieuwe verbinding van drie atomen ontstaan: O³, of tewel ozon. Beetje bij beetje ontstond zo de ozonlaag die de UV-straling tegenhoudt. Nieuwe rondes, nieuwe kansen voor nieuwe levensvormen.

Monstercel

Zo'n 3,8 miljard geleden begon een aantal bacteriën samen te klitten tot een nieuwe cel. Leder onafhankelijk organisme nam een taak op zich. Het eiwit leverde een structuur en voedings-stoffen. Het chloroplast zorgde voor de omzetting van zonlicht. Zonder deze 'bladgroenkorrel' hadden planten een heel andere kleur gehad. Ook de mitochondriën werden door de nieuwe monstercel ingelijfd. Zij zetten voedingsstoffen in energie om. Geen enkele cel in een complex organisme kan zonder mitochondriën. Een doodgewone cel herbergt al snel duizenden van deze 'krachtcentrales'. Als een cel in je lichaam zich in voedselomzetting specialiseert, kan dat aantal zelfs oplopen tot 20.000.
De fusie was 1,4 miljard jaar geleden compleet met de komst van de eukaryoten: organismen met cellen die een kern bevatten. Eukaryoten zijn de voorouders van alle complexe levensvormen. Zonder deze jongens zouden er geen planten of dieren bestaan, en zou de aarde slechts door virussen en kleine bacteriën bewoond worden.

Huizenbouwers

Blauwgroene algen, de 'zuurstoffabrieken' van onze aarde, verspreidden zich over alle oceanen. Miljarden jaren bleven ze betrekkelijk ongemoeid, tot de eerste protozoa opdoken. Als eencelligen zijn deze diertjes vrij uniek. Ze bhoorden tot de vroegste levende wezens die zich met organisch materiaal voedden.
De eerste miljoenen jaren van hun bestaan zwommen de protozoa naakt rond. 570 miljoen jaar geleden kwam daar verandering in met deze Foraminifera. Dat zijn dierachtige eencelligen die leerden mineraalhuisjes te bouwen. Ze hebben daardoor een kalkskelet met verschillende kamers. Deze protozoa voeden zich door gaatjes in hun kalkstenen schild. Je vindt ze in warme wateren. Voor liefhebbers van schelpdieren is de komst van deze soort protozoa een extra gedenkwaardig moment in de geschiedenis: de voorvader van de mossel was geboren.

De komst van de kwal

Tussen de 500 en 600 miljoen jaar geleden kwam de ontwikkeling van het leven in een stroomversnellig terecht. Eencelligen gingen zich spontaan aan elkaar binden en vormden sponsdiertjes, de Porifera. Maar ook ontstond de bij strandbezoekers zo de geliefde kwal. Deze massa van blauwe en witte draden is zo'n acht centimeter groot en wordt Bathocyroe fosteri genoemd. Het is een van de meest voorkomende kwallensoorten.

Eukaryoten on the move

Zonder ogen, oren of tastzin lijken de eencellige achterblijvers, zoals deze Radiolaria, geen enkele kans meer te hebben ten opzichte van de meercelligen. Toch maakten de kleinere eukaryoten 570 miljoen jaar geleden ook nieuwe ontwikkelingen door. Horen kunnen ze niet, maar ze leerden wel op andere manieren prikkels van buitenaf op te pikken. Sommige eukaryoten nemen bijvoorbeeld thermische en elektromagnetische omstandigheden waar. Dat is erg belangrijk voor eencelligen die afhankelijk zijn van fotosynthese (het met licht omzetten van CO² en water in suikers). Als je weet waar het warmer is kun je daar naartoe zwemmen. Radiolaria zijn in alle oceanen te vinden als plankton. Je kunt ze herkennen aan de tweezijdigheid van hun cel. Binnen zit het zogenoemde en toplasma, buiten het ectoplasma.

Zelfmoordbeestje

Hij is niet meer dan twee millimeter groot, maar deze Caenorhabditis elegans schreef evolutionaire geschiedenis. En wel als eerste beestje waarvan de cellen na een bepaalde tijd zelfmoord plegen. Als een groep cellen binnen een meercellig wezen in het wilde weg blijft groeien, kan dat de dood van het volledige organisme tot gevolge hebben. Bijna alle grotere meercellige organismen hebben dan ook deze zelfmoordfunctie. Als die kapotgaat, heeft dat fatale gevolgen. Dat zie je ook bij mensen. Cellen die zich maar blijven delen, vormen een kwaadaardige tumor. Het is nog onbekend wanneer deze worm voo het eerst de kop opstak.