Wetenschappers beweren het oudste bewijs ooit voor leven op aarde gevonden te hebben. Hun onderzoek biedt steun voor het idee dat microben ontstaan zijn rond hydrothermale bronnen. De reacties van collega-wetenschappers zijn verdeeld.
Het ontstaan van leven is een van de biologische mysteries van de die wetenschappers nog steeds niet hebben weten te verklaren – ondanks vele verwoede pogingen. Het enige wat we zeker weten is dat leven ontstaan moet zijn ergens tussen de formatie van de aarde 4,5 miljard jaar geleden en het verschijnen van de eerste onbetwiste fossielen, ongeveer 3,4 miljard jaar geleden.
De meeste onderzoekers die zich bezighouden met het ontstaan van leven baseren hun theorieën op biochemische principes. Om direct bewijs te vinden van het verschijnen van leven, reizen ze af naar de laatst overgebleven echte wildernissen, waaronder delen van Groenland, noord-Canada en Antarctica. Alleen op deze plekken kan je de oudste rotsen – en mogelijk fossielen – vinden.
Is het aardse magneetveld de weg kwijt?
Volgens sommigen kan het aardmagneetveld elk moment omkeren. Is er reden tot zorg?
4,29 miljard jaar oud
Matthew Dodd van University College London en zijn collega’s hebben stenen geanalyseerd uit een regio die de ‘Nuvvuagittuq-belt’ genoemd wordt, in het noorden van Quebec, Canada. Deze rotsten, aan de kust van de Hudson-baai, zijn minstens 3,75 miljard jaar oud. Sommige geologen geloven zelfs dat ze 4,29 miljard jaar oud zijn, wat zou betekenen dat ze slechts ietsje jonger zijn dan de planeet zelf.
Net als andere oude rotsen hebben ze ingrijpende veranderingen ondergaan. Ooit hebben ze een tijd diep in de aarde doorgebracht, waar ze vervormd zijn geraakt door temperaturen boven 500°C en extreme druk.
Toch kunnen geologen er nog steeds aanwijzingen in lezen dat ze gevormd zijn op de bodem van de allervroegste oceanen van de aarde. Ze zien vooral bewijzen van hydrothermale bronnen in het diepst van de zee – precies het soort omgeving dat vaak aangewezen wordt als de meest waarschijnlijke bakermat van het eerste leven.
Nieuw bewijs van vroeg leven
Dodd en collega’s menen nieuw bewijs gevonden te hebben van vroeg leven, in ijzerrijke rotsen die oorspronkelijk gevormd zijn rond relatief koele bronnen (minder dan 160°C). Deze stenen bevatten microscopische buizen en draden gemaakt van ijzeroxide. Volgens de onderzoekers maken bacteriën die leven in koloniën rond hedendaagse hydrothermische bronnen op de zeebodem vergelijkbare structuren.
Bovendien bevat het materiaal in de nabijheid van de draadjes koolstof met een isotopische balans die karakteristiek is voor biologische processen, zegt Dodd.
Een deel van die koolstof bevindt zich in kristallen van fosforrijke mineralen, wat ook duidt op vroege biologie. ‘Fosfor is essentieel voor al het leven op aarde’, zegt Dodd. ‘Het komt vrij als organismen sterven en ontbinden. Vervolgens wordt het opgenomen in mineralen.’
Alles bij elkaar wijst het bewijs in de richting van één onontkoombare conclusie, zegt hij: de heel vroege aarde werd bewoond door microben die lijken op microben die je vindt rond hedendaagse hydrothermale bronnen met lage temperaturen.
Geothermische kracht
Als die conclusie bevestigd wordt, is dat om verschillende redenen belangwekkend. Het zou betekenen dat het leven op aarde 4,29 miljard jaar geleden ontstaan is. Dat impliceert dat onze planeet verbazingwekkend vroeg bewoond was. Iets meer dan tien jaar geleden ging men er nog van uit dat de aarde op dat moment nog een gesmolten massa was.
Ook zou het aantonen dat leven ontstond rond bronnen op de bodem van de zee waar organismen hun energie moeten ontlenen aan geothermische processen, aangezien er niet of nauwelijks zonlicht beschikbaar is. Dit zou het geologische bewijs in overeenstemming brengen met de resultaten van genetisch en biochemisch onderzoek. Dat wijst erop dat het leven ontstaan is in diepe hydrothermale gebieden – en niet in ondiepe, zonovergoten omgevingen waar de meeste fossielen gevonden zijn.
‘Het sterkste [fossiele] bewijs voor vroeg leven tot nog toe is afkomstig van ondiepe watertjes, zoals op een strand’, zegt David Wacey van de universiteit van West-Australië in Perth. ‘Maar dankzij dit onderzoek moeten we misschien opnieuw bekijken of de wieg van het leven niet hydrothermaal geweest kan zijn.’
Lastig interpreteren
Volgens Wacey is het bewijs van Dodd en zijn collega’s voor het begin van leven redelijk solide. ‘De individuele lijnen van het chemische bewijs zijn niet bijzonder sterk, maar als je ze samenvoegt met het bewijs van de draden, dan krijg je een behoorlijk overtuigend biologisch scenario’, zegt hij.
David Emerson van het Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in East Boothbay, Maine, is voorzichtiger. Emerson heeft jaren besteed aan het onderzoeken van de biologie van hedendaagse microbiële matten. ‘De unieke structuren in deze matgemeenschappen zijn weliswaar eenvoudig te identificeren als biologisch’, zegt hij, ‘maar het probleem is dat het steeds moeilijker wordt om het bewijs te interpreteren naarmate je verder teruggaat in de tijd.’
Anderen zijn niet overtuigd van de nieuwe resultaten. ‘Eerlijk gezegd vind ik het twijfelachtig’, zegt Frances Westall van het Centre for Molecular Biophysics in Orléans, Frankrijk. ‘Onder [hoge] druk en temperaturen vinden er allerlei soorten reacties plaats.’ De draadjes zouden simpelweg een eigenaardig bijproduct kunnen zijn van die reacties en niets met biologische activiteit te maken kunnen hebben, zegt ze.
Controversieel
Ook Martin Van Kranendonk van de universiteit van New South Wales in Sydney, medeauteur van een onderzoek uit 2016 naar mogelijk vroeg leven in 3,7 miljard jaar oude rotsen in Groenland, is behoorlijk sceptisch. Hij vindt het moeilijk te geloven dat kwetsbare microscopische structuren zouden kunnen overleven in rotsen die onderworpen zijn geweest aan hoge temperatuur en druk diep onder de grond.
Westall trekt een vergelijking met de Nasa-wetenschappers die midden jaren negentig speculeerden over mogelijke tekenen van leven in een vier miljard jaar oude Marsmeteoriet. Ook toen was het bewijs in de vorm van interessante microstructuren en isotopische kenmerken die consistent waren met biologische activiteit. Deze bevindingen waren van meet af aan controversieel en uiteindelijk werden ze door de meeste wetenschappers verworpen.
Toch kunnen de beweringen van het team van Dodd niet onmiddellijk afgeserveerd worden. Veel onderzoekers willen het bewijs eerst in detail bestuderen voordat ze een definitief oordeel vellen. ‘Het zou vele jaren kunnen duren voordat er consensus bereikt wordt’, zeg hij.
Een decennium meer of minder maakt toch niet meer uit als het gaat om ‘fossielen’ van 4,29 miljard oud.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Meer lezen: