7.6. Toezeggingen om het voor het toeval wat gemakkelijker te maken [1]

Het is al duidelijk geworden dat het toeval achterlijk is als het aankomt op de produktie van een geordend resultaat. Er is totaal geen hoop dat een eiwit zich door toeval kan rangschikken tenzij enkele extreme toezeggingen worden gedaan.

Twee benaderingen zullen worden gebruikt. Eerst zullen we, voor nu, enkele extreem behulpzame toezeggingen doen om het toeval te helpen bij het rangschikken van een eiwit van gemiddelde lengte, en om een minimale verzameling van zo’n eiwitten te verkrijgen voor het kleinste theoretisch mogelijke organisme. Daarna zullen we de kans bekijken op veel eenvoudiger eiwitketens die het resultaat zijn van een dergelijke willekeurige rangschikking. In dit laatste geval zal het aantal toezeggingen enigszis gereduceerd worden, maar toch zal het toeval nog talrijke voordelen worden geboden die niet werkelijk zouden hebben bestaan ten tijde van de veronderstelde evolutie van het eerste organisme.

We kunnen al snel inzien dat de meeste van de volgende veertien toezeggingen niet echt waar kunnen zijn geweest, maar zelfs met al deze aangereikte hulp zal het voor het toeval nog steeds een flinke opgave blijken te zijn. Als het toeval faalt onder zulke extreme condities, dan zou dit duidelijk aangeven dat het onredelijk is om hier volledig op te vertrouwen op onze zoektocht naar de oorsprong van het leven. Hier volgen de veertien aannames die voor dit doel gedaan zijn. Enkele zijn extreem, andere zijn dat niet.

  1. Veronderstel dat de primitieve atmosfeer er uitzag zoals de evolutionisten beweren.
  2. Veronderstel dat alle van de twintig aminozuren zich op natuurlijke wijze hebben gevormd, en wel in de juiste verhoudingen, door de inwerking van ultravioletstralen, bliksem en hitte.
  3. Neem aan dat de aminozuren al alleen in de linksdraaiende configuratie waren gevormd.
  4. Neem aan, in de berekeningen die volgen, dat de gemiddelde eiwitmolecule 400 eenheden lang is, [2] wat korter is dan de gemiddelde lengte van 445 die eerder uit Morowitz’ data werd berekend voor de kleinst mogelijke theoretische cel.
  5. Postuleer dat alle atomen op de aarde gebruikt zijn om aminozuren te vormen. Dat wil zeggen, alle koolstof-, stikstof-, zuurstof-, waterstof- en zwavelatomen in de lucht, het water en de aardkorst werden gebruikt voor aminozuren in deze uiterste poging om eiwitten te verkrijgen door middel van willekeurige rangschikking.
  6. Neem aan dat alle aminozuren in verzamelingen zijn gegroepeerd. Elke verzameling heeft één aminozuur van elk type beschikbaar op elke positie van de zich vormende keten. Deze groeperingen kunnen voorgesteld worden in de vorm van coacervaatdruppels zoals door Oparin beschreven, of op enige andere manier waarop ze zich bij elkaar zouden kunnen bevinden.
  7. Laat de situatie zodanig zijn dat deze groeperingen op een of andere manier beschermd worden tegen het vernietigende effect van ultravioletstralen. In het algemeen wordt erkend dat ultravioletstralen dodelijk zijn voor een levensvorm die zich aan het vormen is, tenzij die op een of andere manier beschermd zou worden. Deze stralen, in het bijzonder die met een golflengte dicht bij de 2600 Å, zijn "zeer giftig (geabsorbeerd door eiwitten en nucleïdezuren)," [3] met als gevolg dodelijke chemische veranderingen.
  8. Sta het toeval ook toe dat aminozuren zich automatisch zouden verbinden, zelfs als dat ingaat tegen een "energiegradiënt", en het complexe systeem afwezig is dat deze amonizuren in alle ons bekende levende organismen met elkaar verbindt. [4]
  9. Neem aan dat één substitutie in elke keten is toegestaan. In deze toezegging zal niet vereist worden dat de actieve locatie geen substitutie mag hebben. Daarnaast zal worden toegestaan dat elk aminozuur elk ander aminozuur op elk punt kan vervangen (zie de bespreking van substitutie eerder in dit hoofdstuk). Als toekomstige ontdekkingen de toelaatbare grenzen van substitutie zouden vergroten, dan zouden de extreme toezeggingen die we doen, zoals in nummer tien hierbeneden, hiervoor genoeg speelruimte laten. In sommige gevallen zou een eiwit met substituties slechts gedeeltelijk functioneel kunnen zijn.
  10. Neem aan dat de snelheid van de ketenvorming ongelooflijk snel plaatsvindt, zodat een complete keten slechts 1/3 van een tien-miljoen-miljardste van een seconde vereist! Dit is ongeveer 150 duizend triljoen keer de normale snelheid in levende organismen, die op zichzelf al vrij rap is. [5]
  11. Laten we voor elke verzameling van aminozuren aannemen dat elke onbruikbare keten onmiddellijk wordt ontleedt en meteen een andere wordt gemaakt, met dezelfde snelheid van ongeveer 30 miljoen miljard per seconde, wat per verzameling overeenkomt met een snelheid van een triljoen triljoen (1024) per jaar.
  12. Veronderstel dat geen enkel ander proces zich met dit proces zal bemoeien, zodat de situatie ideaal is voor het toeval, [6] en dat het proces gestopt zal worden zodra een bruikbare volgorde is verkregen, zodat deze behouden kan worden (in het geval dat we dit proberen voor een verzameling van 239 eiwitten zou het natuurlijk, ongeacht de snelheid van de pogingen, noodzakelijk zijn om voor de 239 aaneengesloten verzamelingen de juiste volgordes op hetzelfde moment te verkrijgen. Maar zelfs als er een manier zou zijn om in een lange tijdsperiode te voorzien waarin overlappingen zouden kunnen voorkomen voor elke gevormde reeks, met zich opstapelende tijdsduren voor verschillende verzamelingen, dan zou het nog steeds niet genoeg verschil uitmaken om het resultaat te beïnvloeden).
  13. Neem verder aan dat als er ooit 239 eiwitten in aaneengesloten verzamelingen worden verkregen, dat deze dan in staat zullen zijn om zich tot een groep eiwitten samen te voegen die gereed is om in een levend systeem samen te werken.
  14. Laten we voor het huidige doel aannemen dat de leeftijd van de aarde vijf miljard jaar is, en dat de leeftijd van het heelal vijftien miljard jaar is. Vanuit een evolutionistisch standpunt zijn deze getallen tegenwoordig min of meer de standaard (zoals we zullen zien, wijst steeds meer bewijsmateriaal op een veel jongere aarde).

Met de hierboven opgesomde toezeggingen zou je kunnen denken dat het toeval gemakkelijk een groot aantal eiwitketens zou moeten kunnen vormen in de loop van de geschiedenis van de aarde. Maar het tegendeel is waar. Het mag duidelijk zijn dat veel van deze toezeggingen zeker onmogelijk zijn of bijzonder onwaarschijnlijk zijn (om het zacht uit te drukken). Zij zijn slechts gedaan om het toeval een zodanig gunstige mogelijkheid te bieden, dat er niet getwijfeld kan worden aan de uitkomst van de proef (d.w.z. als het toeval zelfs met deze aannames niet het gewenste resultaat kan produceren).

Volgende pagina


1 Het woord ‘toeval’ is hier steeds gebruikt alsof het woord een entiteit met een bewustzijn impliceert. Charles Darwin rechtvaardigde een soortgelijk gebruik van het woord ooit als volgt: "Iedereen weet wat het betekent en wat met zulke metaforische uitdrukkingen wordt geïmpliceerd; en deze zijn bijna noodzakelijk om beknopt te kunnen zijn" (Origin of Species, Mentor Edition, [New York: New American Library, 1958], p. 88). [Terug naar de tekst]

2 Avram Goldstein, Dora B. Goldstein en Louise Lowney, "Protein Synthesis at 0o Centigrade in Escherichia coli", Journal of Molecular Biology, Vol. 9 (1964), p.234. Het moet opgemerkt worden dat, hoewel vele eiwitten korter zijn dan dit aantal, een levend organisme een complete verzameling van vele soorten met variërende lengten vereist, en dat het genoemde aantal de gemiddelde lengte representeert van een minimale cel zoals eerder beschreven. [Terug naar de tekst]

3 Roger Y. Stanier Michael Doudoroff en Edward A. Adelberg, The Microbial World, 3e ed. (Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall, 1970), p. 217. Beschouw het volgende dilemma: ultravioletstralen zouden nodig zijn geweest om aminozuren te vormen voor de naturalistische oorsprong van het leven, maar ultravioletstralen vernietigen juist dat leven dat ze zouden hebben gevormd! Deze stralen zouden het aardoppervlak door de primitieve atmosfeer in grotere aantallen hebben bereikt, omdat men aanneemt dat deze atmosfeer geen zuurstof bevatte en dus ook geen ozonlaag. De ozonlaag in de bovenlaag van de atmosfeer filtert tegenwoordig het meeste van deze gevaarlijke straling uit. Men veronderstelt dat deze laag uit zuurstof werd gevormd dat voornamelijk door fotosynthese in planten en algen over lange tijdsperioden werd geproduceerd. [Terug naar de tekst]

4 Als wordt aangenomen dat de verbinding plaatsvond in water, dan bestaat er een bijkomend probleem: de aminozuren geven een watermolecule op wanneer ze zich verbinden. Als ze al omgeven zijn door water, dan vormt dat een obstakel. Om deze reden probeerden Fox en zijn medewerkers ze buiten water te verbinden. Maar dit zou de hypothetische vroege cellen aan de genade van dodelijke straling hebben overgeleverd. [Terug naar de tekst]

5 De grondig onderzochte bacterie Escherichia coli heeft slechts vijf seconden nodig per eiwitketen met een lengte van 400 bij de meest geschikte temperatuur van 370 oC (Goldstein, et al., "Protein Synthesis", p. 234). Lagere snelheden zijn waargenomen in het geval van gewervelde dieren, bijvoorbeeld een minuut per keten met een lengte van slechts 100 aminozuren (Dayhoff, Protein Sequence, p. 54).

De enorme snelheid die we in toezegging 10 hebben gekozen is zo’n 1200 keer de snelheidslimiet voor atomaire processen, die ongeveer 1/1016 zou zijn (Harold J. Morowitz, Energy Flow in Biology [New York: Academic Press, 1968], p. 12.) Uit data van Pauling kan berekend worden dat een waterstofelektron ongeveer 1016 keer per seconde een baan rond zijn kern beschrijft, wat gelijk is aan tien miljoen miljard keer per seconde (Linus Pauling, The Chemical Bond [Ithaca, N. Y.: Cornell University Press, 1967 editie], p. 11) . Toezegging 10 staat toe dat zich 400 eenheden kunnen verbinden in 1/3 van 1/1016 seconde.

De normale snelheid in levende organismen is afhankelijk van de ideale temperatuur, het oplosmiddel en de optimale concentratie van waterstofionen, alsmede het doelmatig beschikbaar zijn van alle werkende onderdelen van de eiwit-productielijn die in hoofdstuk 10 zal worden beschreven, inclusief alle twintig aminozuren in voldoende voorraad.

Enkele vooraanstaande wetenschappers zijn van mening dat de helderheid van de zon 4 miljard jaar geleden met 60% van de huidige waarde op de aarde inwerkte, met het gevolg dat "de wereldwijde temperaturen van de aarde ten tijde van de oorsprong van het leven aanzienlijk lager waren dan het vriespunt van water" (Philip Handler, ed., Biology and the Future of Man, [New York: Oxford University Press, 1970], p.174).

Overpeins die stelling eens in relatie tot de volgende: "Het totale temperatuurbereik waarbinnen organismen kunnen groeien is klein, en beslaat ongeveer het bereik van -5 to +80 oC" (Stanier et al, The Microbial World, p. 315). Organismen kunnen weliswaar overleven bij lagere temperaturen, maar niet groeien. Het verlagen van de temperatuur beneden het ideale bereik van een organisme heeft tot gevolg dat reacties vertraagd worden. In het citaat dat zojuist werd vermeld, wordt gesteld dat de reacties bij ongeveer vijftig graden C onder nul de reacties zo traag zouden verlopen dat er geen groei zou plaatsvinden. En toch wordt aangenomen dat de primitieve temperaturen "ten tijde van de oorsprong van het leven aanzienlijk lager waren dan het vriespunt van water" (het vriespunt van water is 0 oC). Dit is uitermate interessant. [Terug naar de tekst]

6 Een probleem van veel theorieën over de oorsprong van het leven is dat hun hoop gebaseerd is op een groot aantal aangenomen ongebruikelijke randvoorwaarden. Maar zoals we zullen zien zal zelfs deze toezegging geen succes opleveren in de speurtocht naar een toevallige oorsprong van eiwitten. [Terug naar de tekst]