11.4. Berekening met alle atomen in het heelal

Op basis van de berekeningen in de voorgaande hoofdstukken kan geschat worden dat het op zijn minst net zo moeilijk is om (toevallig) een gen te verkrijgen als om een eiwitmolecule te verkrijgen. Laten we daarom dit keer, in plaats van alle atomen op aarde te gebruiken, aannemen dat alle atomen van het hele heelal tot verzamelingen van nucleotiden zijn omgevormd, en dat ze bovendien geactiveerd zijn, dat wil zeggen gereed om verbindingen aan te gaan (nucleotiden bestaan uit koolstof-, stikstof-, waterstof-, zuurstof- en fosforatomen).

Laten we verder aannemen dat elke keten zal polymeriseren of zich zal verbinden met de hoogst mogelijke snelheid waarop atomaire processen kunnen plaatsvinden (zoals eerder vermeld stelt men dat die limiet ongeveer 1016 per seconde is). [1] Als elke nucleotide met deze snelheid aan de keten wordt toegevoegd, dan is het aantal complete ketens (genen) per seconde 8,3 x 1012 in elke verzameling. In een jaar tijd zou een verzameling nucleotiden dan 2,6 x 1020 genen produceren, wat we zullen afronden naar 1021.

Wanneer het toeval het eerste gen in het heelal "probeert" te produceren, bestaat er nog geen patroonstreng voor DNA of RNA. De vier verschillende nucleotiden zullen in de keten in een willekeurige volgorde voorkomen. We zullen de productie van slechts één zijde van de ladder of dubbele spiraal als een succesvol resultaat aanmerken, omdat de andere zijde dan door basenpaarvorming zou kunnen worden voortgebracht.

Uit standaardschattingen voor de hoeveelheid aanwezige elementen in het heelal [2] kan afgeleid worden dat fosfor het kritieke element is bij de vorming van geactiveerde nucleotiden. Naar schatting zijn er 1,5 x 1072 fosforatomen in het heelal. [3] Voor elke geactiveerde nucleotide zijn drie fosforatomen nodig. Uit dit totale aantal fosforatomen kunnen dus 1068 verzamelingen gevormd worden, zodat één kopie van elk van de vier soorten nucleotiden aanwezig is op elk punt van de keten (van 1200 eenheden) die wordt gevormd.

Als elke verzameling per jaar 1021 volgordes produceert, dan resulteert dat in een totaal aantal van 1089 verschillende ketens per jaar, als gebruik wordt gemaakt van alle atomen in het heelal. Net als in het geval van de berekening voor eiwitten, kunnen we weer aannemen dat elke keten onmiddellijk wordt afgebroken en er onmiddellijk weer een nieuwe keten wordt gebouwd, totdat er een bruikbaar gen is gevormd. Dit wordt gedaan met de ongelooflijke snelheid van acht triljoen ketens per seconde. [4]

Volgende pagina


1 Harold J. Morowitz, Energy Flow in Biology (New York: Academic Press, 1968), p.12 en verder. [Terug naar de tekst]

2 Philip Handler, red., Biology and the Future of Man, p. 168. [Terug naar de tekst]

3 Dit aantal is gebaseerd op een verhouding van 115/10.000 tussen fosforatomen en siliciumatomen, en op de straal en de gemiddelde dichtheid die eerder werden.

Dr. George Preston, van Hale Observatories (California Institute of Technology), heeft opgemerkt dat men niet te veel vertrouwen moet plaatsen in dergelijke tabellen die betrekking hebben op het volledige heelal. Er zijn een groot aantal onzekerheden en variabelen. Het heelal is in dit opzicht niet statisch. Elementen worden in het binnenste van sterren voortdurend door andere elementen gevormd. Deze elementen kunnen vervolgens door supernova-explosies worden verspreid. Er zijn aanwijzingen gevonden dat een klein percentage van een bepaalde klasse sterren onverwachte hoeveelheden van sommige elementen op hun oppervlak hebben (fosfor is een van deze elementen). De interne samenstelling ervan is ons onbekend (George Preston, California Institute of Technology, persoonlijk telefoongesprek, december 1971).

Maar voor onze berekening is het hierboven gebruikte getal betrouwbaar genoeg. Het toeval zal deze test met een zó grote marge falen dat het niets zou uitmaken als het aantal fosforatomen veranderd zou worden, ongeacht de schaal van een dergelijke aanpassing.[Terug naar de tekst]

4 Acht triljoen per seconde in elke verzameling! Dat is gelijk aan 1081 per seconde voor alle verzamelingen. [Terug naar de tekst]