Zonder bacteriën geen levende planeet?


De beroemde Franse wetenschapper Louis Pasteur (1822-1895) beweerde dat er geen leven kan bestaan als er geen microben zouden zijn. Ik wil zelfs verder gaan en beweer dat er geen autonoom leven kan bestaan op andere planeten zonder de hulp van microben. Om deze bewering te staven, moeten we de chronologie en processen overlopen die nodig zijn geweest om onze eigen planeet Aarde bewoonbaar te maken voor zuurstofafhankelijke meercellige levende wezens, waarvan de mens vanuit onze optiek het summum is.

 

Van anorganische moleculen tot levende cellen

Vier en een half miljard jaar geleden werd een levenloze planeet, de Aarde, gevormd door een reeks gigantische astrofysische gebeurtenissen. Een aanzienlijke hoeveelheid water moet meer dan waarschijnlijk al van in het begin aanwezig zijn geweest in de primaire planetaire brokstukken die de Aarde gevormd hebben. Als gevolg van deze initiële aanwezigheid van water hebben chemische processen en krachten vanaf het ontstaan substantieel bijgedragen aan de vormgeving en evolutie van onze planeet. De extreme fysico-chemische omstandigheden die op de primitieve Aarde aanwezig waren, transformeerden aanzienlijke hoeveelheden van eenvoudige anorganische moleculen, zoals H2, H2O, CO2, N2, NH3, CN, H2S, PO42- en CO, in organische en biochemische moleculen. Minder dan een miljard jaar na het ontstaan van de Aarde, was de verscheidenheid en de beschikbaarheid aan complexe organische en biochemische moleculen zo groot, dat de allereerste levende cellulaire structuren, zogenaamde protocellen, konden ontstaan onder de heersende zuurstofvrije chemische condities. Door horizontale evolutie en processen zoals endosymbiose, veranderden deze protocellen snel tot de eerste prokaryotische micro-organismen, bacteriën en archaea. Endosymbiose is ook het proces dat later aanleiding gaf tot het ontstaan van de eerste volwaardige enkelcellige eukaryoten

 

Methaancatastrofe

De eerste planetaire impact van micro-organismen op Aarde was een regelrechte klimaatverandering. De massale gecombineerde geochemische en microbiële productie van methaangas was verantwoordelijk voor het verdringen van het lichtere waterstofgas van het aardoppervlak. Gevolg? Er konden zuurstofproducerende cyanobacteriën ontstaan die 2,33 miljard jaar geleden aan de basis lagen van de eerste grote zuurstofoxidatie van onze planeet.

Zo’n 700 miljoen jaar geleden, was 'Sneeuwbal Aarde', de ergste ijstijd die de Aarde ooit gekend heeft, de aanleiding voor een tweede explosieve groei van cyanobacteriën, wat resulteerde in een massale toename van zuurstofgas in de ganse aardatmosfeer. Deze oxidatieve atmosferische verandering zette biochemisch de deur open voor het ontstaan en ontwikkeling van meercellige organismen. Biologische evolutie nam vanaf dan exponentiële vormen aan, wat we vandaag kennen als de Cambrische explosie van het leven.

Microben zijn echter ook uitermate verwoestend geweest. De ergste periode van massale uitsterving op Aarde is niet veroorzaakt door een inslaande asteroïde, maar wel door een massale uitbraak van methaan producerende micro-organismen.

 

Het belang van micro-organismen

Op onze huidige Aarde zijn microben bijna altijd betrokken bij het in stand houden van tal van geochemische cycli van elementen. Niet alleen normaal voorkomende geochemische processen, maar ook wereldwijde antropogene activiteiten zoals mijnbouw, krijgen vaak de hulp van microben om levensbedreigende accumulaties van giftige stoffen of componenten te voorkomen.

Ons bestaan hebben we integraal te danken aan micro-organismen. Endosymbiose creëerde de eerste enkelvoudige eukaryotische cellen die met behulp van collageen aan elkaar bleven kleven om zo meercellige eukaryotische wezens te vormen waarvan wij, mensen, momenteel een zeer geëvolueerde vorm zijn. Maar zelfs in onze meest geëvolueerde vorm zijn wij compleet afhankelijk van micro-organismen die op en in ons wonen. Zij zorgen voor de vertering van ons voedsel, het onderricht van ons immuunsysteem en zelfs de ontwikkeling van onze hersenen. Zonder micro-organismen zou er op Aarde absoluut geen leven mogelijk zijn.

 

Op vrijdag 27 november 2020 komt Hugo Moors op MIRA spreken over dit onderwerp.

 

Tekst: Hugo Moors, SCK Mol.

21/01/2020