Nico M. van Straalen

Em. Professor of Animal Ecology

Gepubliceerd op 22-12-2019

Chemiosmose

betekenis & definitie

Model voor het ontstaan van het leven op basis van een energie-genererend mechanisme dat gebruik maakt van scherpe pH-gradiënten aan het oppervlak van alkalische hydrothermale velden op de zeebodem

Chemiosmose is een algemene aanduiding van de mechanismen die een rol spelen bij het transport van ionen over een semipermeabele membraan. De Amerikaans-Engelse onderzoekers Michael Russell, Bill Martin en Nick Lane pasten dit principe toe in een theorie over de oorsprong van het leven. Deze auteurs (ook samen genoemd de RML-groep, hoewel ze op verschillende plaatsen werken) zetten zich scherp af tegen het idee van de oersoep. Hun uitgangspunt is dat het genereren van energie om de biosynthese van complexe moleculen aan te drijven het meest basale en meest oorspronkelijke kenmerk van het leven is.

Volgens deze theorie is het leven ontstaan onder extreme condities op de zeebodem, niet bij de hoog-energetische (vulkanische) “black smokers” maar in hydrothermale alkalische velden nabij “white smokers” zoals “The Lost City”, ontdekt in 2005 midden in de Atlantische Oceaan. In zo’n systeem komt het zeewater in contact met ultramafische gesteentes zoals olivijn (Fe,Mg)$$$_2$$$SiO$$$_4$$$) dat deels oplost onder vorming van serpentiniet, warmte en een grote hoeveelheid OH$$$^–$$$-ionen, leidend tot een flux van een warme alkalische oplossing (pH 9-11) naar het zeewater (pH 6-7). Over een membraan op het grensvlak ontstaat dan een scherpe pH-gradiënt die gebruikt kan worden om ATP te maken op dezelfde manier als bij F-type ATPAse in moderne biologische cellen.

De kracht van de theorie is dat ze de oorsprong van het leven in de geochemie legt en aannemelijke condities veronderstelt. Er is ook kritiek: de moleculen die een ATP-motor kunnen aandrijven met een protonengradiënt (vgl. de huidige ATPases) zijn al behoorlijk ingewikkeld.

Bronvermelding