De kans dat leven op abiogenetische wijze ontstaat

Abiogenesis is het vakgebied wat duiding probeert te geven aan een van de grootste mysteries van de wetenschap: Hoe is leven ontstaan uit niet-levende materie op de vroege aarde? Abiogenesis maakt daarbij gebruik van een drietal andere wetenschappelijke vakgebieden. De biologie wordt gebruikt om te definiëren wat leven is. Als je dat niet doet, weet je ook niet of het leven is of kan ontstaan. Dat is een definitiekwestie. Voor dat moment was er nog geen leven. Daar zegt de biologie niets over, maar de geofysica wel. De geofysica doet uitspraken over de dode materie. En tussen de dode en levende materie zit een chemisch proces die wordt beschreven met het vakgebied van de .

De Abiogenese is een interdisciplinaire wetenschap tussen de geologie, biologie en de scheikunde.

Wiskundige precisie op een biologisch vraagstuk

Door gebruik te maken van geavanceerde wiskundige benaderingen heeft onderzoeker Robert G. Endres van het Imperial College in Londen een raamwerk ontwikkeld dat suggereert dat de spontane oorsprong van leven voor veel grotere uitdagingen staat dan eerder werd aangenomen. Het onderzoek richt zich op de moeilijkheid om gestructureerde biologische informatie te verzamelen onder de redelijkerwijs te verwachten prebiotische geologische omstandigheden en laat zien hoe moeilijk het zou zijn voor de eerste levende cel om zich op natuurlijke wijze te vormen op de vroege aarde. Zie het als een poging om een artikel te schrijven over de oorsprong van het leven door willekeurig letters naar een pagina te gooien. De kans op succes wordt astronomisch klein naarmate de vereiste complexiteit toeneemt.

Natuurlijke selectie

Endres paste de informatietheorie en de algoritmische complexiteit toe om te begrijpen wat er voor nodig zou zijn om de eerste levende cel, een zogenaamde protocel, spontaan samen te stellen uit chemische bouwstenen die binnen de geologie beschikbaar zijn. Deze wiskundige invalshoek onthult hoe onwaarschijnlijk zo’n gebeurtenis zou zijn onder natuurlijke omstandigheden. Deze natuurlijke omstandigheden betreft de kans op een bepaalde chemische bouwsteen gevormd uit andere chemische bouwstenen ontstaan via natuurlijke selectie.

Het onderzoek van Endres suggereert dat puur vertrouwen op toeval en natuurlijke chemische processen niet afdoende verklaart waardoor het leven is ontstaan. Alles kan, maar ook op de vroege aarde is uiteindelijk een maximaal beschikbaar tijdsbestek aanwezig geweest. Systemen hebben meer de neiging om ongeordend te raken in plaats van georganiseerd. Dit vormt een significante belemmering voor de vorming van de sterk georganiseerde structuren die nodig zijn voor leven. Dit betekent niet dat het ontstaan van leven onmogelijk is, maar eerder dat ons huidige begrip onvolledig kan zijn. Het onderzoek benadrukt dat het ontdekken van fysische principes voor het ontstaan van leven uit niet-levende materie een grote uitdaging blijft voor de biologische fysica.

Het leven is opzettelijk neergezet door geavanceerde buitenaardse beschavingen

Met behoud van wetenschappelijke nauwkeurigheid erkent het artikel dat gerichte panspermia, oorspronkelijk voorgesteld door Francis Crick en Leslie Orgel, een speculatief maar logisch open alternatief blijft.

De panspermia hypothese suggereert dat het leven opzettelijk op aarde gezaaid zou kunnen zijn door geavanceerde buitenaardse beschavingen.

De auteur merkt op dat dit idee het scheermes van Occam uitdaagt waarin wetenschappelijk het principe hanteert dat de meest eenvoudige hypothese als verklaring mag dienen.

In Ockhams scheermes is de stelling dat er verschillende hypothesen kunnen zijn die een verschijnsel in gelijke mate kunnen verklaren. In dit geval wordt die hypothese gekozen die de minste aannames bevat en het kleinste aantal entiteiten veronderstelt. Het is een principe uit de kennistheorie dat wordt toegeschreven aan de 14^e-eeuwse Engelse filosoof Willem van Ockham, een franciscaner monnik.

De hypothese van panspermia stelt dat het leven op vele plaatsen in het heelal voorkomt en niet nu net op de aarde is ontstaan. De oorzaak hiervan is dat er overal in het heelal organismen zijn die de oorzaak waren van het ontstaan van leven op vele plaatsen in het heelal. Vervolgens is dit leven verder geëvalueerd en zo ook op de aarde terecht is gekomen.

Bacteriële sporen en plantenzaden zijn de twee veelvoorkomende dragers voor panspermia. Volgens de theorie zouden ze in een meteoriet kunnen worden ingesloten en vanuit hun oorsprong naar een andere planeet worden getransporteerd, waarna ze door de atmosfeer zouden dalen en het oppervlak met leven zouden bevolken. Dit vereist natuurlijk dat deze sporen en zaden ergens anders zijn gevormd.

Panspermia geeft geen antwoord op de vraag hoe het leven elders is ontstaan voordat het op aarde kwam. Er zijn nauwelijks aanwijzingen die deze hypothese kunnen tegenspreken of bevestigen. Er is in 2025 geen leven buiten aarde bekend. Vooralsnog zijn we uniek.

Kan leven op natuurlijke wijze onstaan?

Dit onderzoek ontkracht niet de mogelijkheid dat er op natuurlijke wijze leven op aarde kan ontstaan. In plaats daarvan kwantificeert het de wiskundige uitdagingen en suggereert het dat we misschien nieuwe natuurkundige principes of mechanismen moeten ontdekken die deze informatiebarrières kunnen overwinnen. Het werk is een belangrijke stap om de studie naar de oorsprong van leven wiskundig rigoureuzer te maken. Het onderzoek herinnert ons er ook aan dat sommige van de grootste mysteries van het universum nog steeds op oplossingen wachten en dat het combineren van wiskundige precisie met biologische vragen nieuwe diepten kan blootleggen in eeuwenoude puzzels over ons bestaan.

Robert de Jong