In 2010 ontdekte RUG-hoogleraar Systeemchemie Sijbren Otto per toeval moleculen die zichzelf kopieerden. Sindsdien bouwt hij aan kunstmatig leven in het lab. In dit overzicht lees je alles over de stappen die hij al gezet heeft, en waar hij nog naartoe werkt.
Otto’s doel is leven bouwen met heel andere bouwstenen dan het leven zoals we dat kennen. Dus geen DNA, geen RNA en geen eiwitten. Otto kijkt naar de functies die deze bekende bouwstenen vervullen, en bouwt ze na: zelf-replicatie (zichzelf kopiëren), metabolisme (stofwisseling, zichzelf in stand houden) en compartmentalisatie (afgescheiden zijn van de buitenwereld). Evolutie kan vervolgens z’n werk doen om deze primitieve vorm van leven verder ontwikkelen.
Het begint allemaal met een toevallige ontdekking. Otto ziet in een mengsel van moleculen dat bepaalde bouwstenen zich organiseren in ringen, die vervolgens op elkaar stapelen. Wanneer de stapels breken, groeit elk deel ervan opnieuw aan. Dit proces is in essentie het kopiëren van informatie, Otto noemt zijn gestapelde ringen dan ook replicatoren.
De replicatoren die Otto per toeval had ontdekt, blijken tot veel meer in staat. Wanneer er verschillende bouwstenen in het mengsel aanwezig zijn, gaan de replicatoren soms muteren: de kopie wijkt een klein beetje af van het origineel. Dit maakt selectie door Darwiniaanse evolutie mogelijk.
Otto’s replicatoren blijken een bijzondere eigenschap te hebben: ze kunnen verschillende reacties versnellen. Die gebruiken ze om nieuwe bouwstenen te produceren, die weer nodig zijn voor het repliceren. Ze zorgen op deze manier voor hun eigen voortbestaan: een vorm van stofwisseling.
Door doorlopend een deel van het mengsel te laten wegstromen, introduceert Otto de dood in zijn systeem. Alleen de replicatoren die snel genoeg blijven groeien en kopiëren, kunnen blijven voortbestaan. De replicatoren passen zich aan, en beïnvloeden op hun beurt zelfs de omgeving een beetje. Dit zijn de eerste stappen naar doorlopende Darwiniaanse evolutie - al is de ruimte voor echte onverwachte veranderingen nog klein.
De replicatoren hebben nog een omhulsel nodig, iets dat ze afscheidt van de buitenwereld. En dan zó dat de replicatoren en hun omhulsels als eenheid gaan kopiëren. Dan wil Otto nog toe naar doorlopende en betekenisvolle Darwiniaanse evolutie, waarbij het systeem iets ontwikkelt dat er niet door de onderzoekers ingestopt is.