Komen wij van Mars?
De zoektocht naar de oorsprong van het leven van Kosuke Fujishima laat je nadenken over buitengewone zaken als ons mogelijke eigen ontstaan op Mars, oorlogen tussen sterrenstelsels en het begin der aarde
Kosuke Fujishima is een astrobioloog aan het Earth-Life Science Institute (ELSI) in Japan. In zijn onderzoek gebruikt hij synthetische biologie om te ontdekken hoe het leven eruit zag tijdens zijn beginfase. Naast het doen van onderzoek is hij ook actief als wetenschapscommunicator. Hij heeft gepraat over zijn blik op de oorsprong van het leven via YouTube kanalen, TED-Talks en online colleges. In dit interview heeft hij zijn gedachten met ons gedeeld over drie fundamentele vragen: ‘waar komen we vandaan? Wat zijn wij eigenlijk? En waar gaan wij heen?’ In dit interview hopen we de lezer waardevolle inzichten te geven op het gebied van astrobiologie.
Goed om je te spreken Kosuke! Allereerst, zoals je weet is astrobiologie een heel nieuw onderzoeksveld zou je kort uit kunnen leggen wat voor dingen astrobiologen zoal onderzoeken?
‘Zeker, astrobiologie is een nieuw maar vooral ook fascinerend onderzoeksgebied naar mijn mening! Letterlijk gesproken gaat astrobiologie o het onderzoeken van leven iin het universum. Oorspronkelijk hanteerden we een erg aardecentrisch levensbeeld. Als astrobioloog moet je meer nadenken over de condities die tot ‘leven’ leiden. Hoe is het leven op aarde ontstaan? Wat zijn de condities van de omgeving die nodig zijn om leven te laten ontstaan? Zijn deze condities universeel toepasbaar? Of zijn er compleet andere vormen van leven te vinden op andere planeten? Dit klinkt misschien erg vaag, maar in dit veld onderzoeken we de opduiking, verspreiding en evolutie van leven in het universum.’
Wow, dat klinkt inderdaad erg breed! Zou je met ons kunnen delen hoe je eigenlijk in de astrobiologie terecht bent gekomen?
‘Ik was transfer-RNA of tRNA aan het onderzoeken als PhD student aan de Keio Universiteit in Japan. We weten dat mRNA de blauwdruk voor eiwitsynthese is, maar tRNA’s zijn de daadwerkelijke verrichters van het werk die de nodige aminozuren verplaatsen. Gedurende mijn onderzoek ontdekte ik dat microben in extreme omstndigheden ook complexe tRNA activiteit hadden. Dat zette me aan het denken, hoe is het eiwitsynthese-systeem geëvolueerd? Waarom is het zo’n universeel systeem? Is het misschien mogelijk dat we een vergelijkbaar systeem vinden ergens buiten de aarde? De motivatie die ik kreeg van het uitzoeken van dit soort vragen hielp me om mijn post-doc onderzoek in het NASA Ames Research Center te doen en tijdens mijn werk als assistent-professor aan het ELSI.’
Als bioloog kun je al zien dat de definitie van ‘leven’ onder discussie staat. Hoe kunnen astrobiologen van verschillende achtergronden samen onderzoek doen als ze het al oneens zijn over de definitie van leven?
‘Klopt, dit is inderdaad een probleem. NASA heeft een definitie van het leven. Zij zeggen dat het een “zelfvoorzienend chemisch systeem is, dat in staat is tot Darwiniaanse evolutie.” Maar om eerlijk te zijn tegen je, ik denk niet dat we ooit tot overeenkomst zullen komen. De meeste astrobiologen hebben inderdaad achtergrondkennis vanuit verschillende velden, dus hebben natuurlijk allemaal een ander idee van wat leven zou moeten voorstellen. Maar ik denk dat wat we voornamelijk doen is het vinden of namaken van ‘levensechte’ dingen, deze samenbrengen en vervolgens discussieren over de vraag of dit ‘leven’ is. Dus in de plaats van het bedenken van een duidelijke ‘definitie van het leven’, is het meer onze taak om deze definitie te herontdekken.’
In één van je TED-talks had je het er over dat jouw onderzoek draait om de ‘pre-central dogma era’. Wat betekent dat?
‘Ah! Leuk dat je mijn TED-talk hebt gezien! Nou, naar mijn mening, zouden er andere mechanismen die beschrijven hoe het leven is ontstaan moeten zijn naast het centrale dogma. Als je dit centrale dogma bekijkt, zie je dat DNA aan het begin staat van alles. Maar DNA, of eigenlijk nucleotiden als basisonderdeel hiervan, zijn best complexe moleculen. Wetenschappers hebben veel moeite met het namaken van nucleotiden in het lab, dus het is moeilijk voor mij om voor te stellen dat de juiste reacties uit zichzelf kunnen ontstaan in de natuur. Mijn idee is dat er iets anders moet zijn dat deze reactie heeft veroorzaakt zoals een katalysator of enzym. Ik gok dat je de benodigde materialen voor eiwitten en DNA of RNA aan het begin hebt en dat ze elkaar hebben aangestoken om zo te ontwikkelen in de richting van het centrale dogma. In mijn huidige onderzoek bekijk ik wat deze materialen zijn die konden bestaan in het vroege stadium van de aarde, en probeer ik functionele eiwitten te synthetiseren door alleen die material te gebruiken. Hopelijk kan ik een interessant eiwit vinden die het pad van het centrale dogma kan omkeren.’
Maar de omstandigheden van de vroege aarde zijn zo anders dan die in jouw laboratorium toch? Hoe kan je jouw onderzoeksresultaten toepassen om te voorspellen hoe het leven eruitzag tijdens het begin van de aarde?
‘Oh, wow, dat is de ultieme vraag haha! Het is inderdaad heel lastig om ons onderzoek te gebruiken om een schatting te maken van hoe het leven is ontstaan. Zoals je zei zijn de omstandigheden en condities totaal verschillend. Maar we proberen de vroege condities zo goed als mogelijk na te bootsen. Bijvoorbeeld, zodra we onze reacties beginnen voegen we geen extra energie of katalysatoren meer toe. In de meeste scheikundige experimenten blijf je extra hoeveelheden toevoegen om zo te zorgen dat de reacties kunnen gebeuren, maar hier doen we dat niet. We willen zien hoe verschillende materialen organisch met elkaar kunnen interacteren, en of er überhaupt iets bijzonders kan ontstaan uit een compleet zooitje. Het klinkt een beetje vergezocht, maar in essentie proberen we de extreem chaotische toestand van de aarde na te bootsen. Als er iets gebeurt in die chaos, zou dit inzicht kunnen geven in hoe het leven zich vormde in het allereerste begin.’
Wat zouden de hoogstwaarschijnlijkste planeten in ons zonnestelsel zijn waar we leven kunnen vinden?
‘Ah, ik zou zeggen Mars. Sterker nog, er zijn vondsten gedaan die suggereren dat de condities van Mars heel lang geleden sterk vergelijkbaar zijn met die van de aarde, en nog belangrijker dat er water was rond die tijd. Eigenlijk zijn Mars en de aarde dus broertjes, en zou het niet zo gek zijn als we daar leven kunnen vinden. Er zijn ook theorieën die zeggen dat het leven op aarde is ontstaan op Mars, wat ik mogelijk acht. Recente analyses van missies naar Mars veronderstellen ook de mogelijkheid van een oceaan onder het oppervlak van Mars. Wie weet, vinden we daar wel leven.’
Heb je als synthetisch bioloog een idee hoe het leven zich zal evolueren in de toekomst?
‘Natuurlijk, ik weet niet het precieze antwoord, maar ik heb de hypothese dat de evolutie van het leven gerelateerd is aan hoe levende wezens energie gebruiken. In het begin, toen wij allemaal eencellige organismen waren, konden organismen alleen de door henzelf geproduceerde energie gebruiken. Toen wij evolueerden naar meercellige organismen kregen we de mogelijkheid om energie uit te wisselen en op te slaan. Nog later, toen sommige organismen zoals wij mensen intelligentie ontwikkelden, leerden ze ook energie te gebruiken vanuit onze omgeving (zoas kolen, wind en dergelijke). Misschien dat er in de toekomst een soort superwezens zijn die gebruik maken van de energie beschikbaar in sterren. Als je hier geïnteresseerd in bent, is er een boek genaamd ‘Star Maker’, waarin word beschreven hoe beschavingen de mogelijkheid ontwikkelen om ster energie te oogsten. Wie weet maken we ooit de energie op in ons sterrenstelsel, en komen we andere buitenaardse stammen tegen tijdens de zoektocht naar meer energie in andere sterrenstelsels. Op dat moment denk ik dat we wel energie-oorlogen met hen zullen hebben.’
Als laatste vraag, wat zou je willen aanraden aan studenten die geïnteresseerd zijn in het worden van astrobioloog?
‘Ik denk dat iedereen een onderdeel kan vinden waar zij kunnen bijdragen aan de astrobiologie. Astrobiologie is een extreem wild veld, en bijna iedereen kan zijn eigen stijl van onderzoek ontwikkelen. Wat ik zou willen voorstellen is dat je komt te weten waar jouw academische kracht ligt, en altijd met een open blik kijkt naar onderzoek vanuit andere disciplines. Naar mijn idee is persoonlijke interesse en passie een veel belangrijkere factor dan anderen. Zolang je een sterke interesse hebt in astrobiologie, zou je hier wel je weg in moeten kunnen vinden.’
0 Reacties
Geef een reactie