4. Eenvoudig leven: een oxymoron (2)

☼ Bewijsstuk #5: Leven kan niet door toeval ontstaan zijn

Heb je wel eens gehoord van een oxymoron? Een oxymoron is een paradox, een combinatie van twee conflicterende termen. Beroemde voorbeelden zijn “oud nieuws”, “oudere jongeren”, “goed fout”, “modern klassiek”, “oorverdovende stilte”, “knap lelijk”  en “een levend lijk”.

Alle bovengenoemde voorbeelden zijn goede illustraties, maar persoonlijk heb ik geleerd dat een van de beste oxymorons de term “eenvoudige levensvorm” is. Die combinatie van woorden is gewoon in complete tegenspraak. Zelfs de meest elementaire eencellige levensvorm is vele, vele malen meer gecompliceerd dan wat er ooit door de mens is gemaakt of zelfs is verzonnen.

De eenvoudige eencellige levensvorm die aan het begin zou staan van de evolutionaire ketting blijkt achteraf toch niet zo eenvoudig en simpel te zijn. Ter illustratie: een eencellig organisme zou het best beschreven kunnen worden als “een technisch geavanceerde fabriek, uitgerust met kunstmatige intelligentie en coderingssystemen; centrale geheugenbanken die in staat zijn enorme hoeveelheden informatie op te slaan en terug te vinden; nauwkeurige positioneringsystemen welke de automatische productie van componenten regelen; foutherstellende  en kwaliteitscontrolerende mechanismen die fouten voorkomen; lopende banden die gebruik maken van prefabricatie principes en modulaire constructie; en een compleet reproductiesysteem dat het organisme in staat stelt om zichzelf te dupliceren met onwaarschijnlijke snelheden.”[1]

Of wellicht is dit zelfs een meer illustrerende beschrijving: “een levende cel is als een robotfabriek die volledig is bemand door robots, waarin robots gebouwd worden die zelf weer nieuw robot fabrieken zullen bouwen.”

Een "eenvoudige" levende cel

Het meest eenvoudige eencellige organisme is meer gecompliceerd dan wat er ooit door een mens is uitgevonden. In andere woorden: er bestaat geen eenvoudig eencellig organisme – de meeste elementair mogelijke cel is extreem complex!

Een van de meest gecompliceerde door de mens bedachte machines is een modern vliegtuig, zoals de Boeing 787 Dreamliner. De Dreamliner bestaat uit zo’n vier tot vijf miljoen verschillende onderdelen. Door het ingenieus samenvoegen van deze vier tot vijf miljoen “niet-vliegende” onderdelen, hebben de ingenieurs van Boeing een machine gebouwd die kan vliegen. Vergelijk dit eens met een cel: Een levende cel bestaat uit meerdere miljarden niet-levende onderdelen (atomen en moleculen). Een levende cel is dus tenminste duizend maal complexer dan een modern vliegtuig.

Moleculaire biologie leert ons dat de drie basis componenten van elke levende cel eiwitten, DNA en moleculaire machines zijn.

Eiwitten bouwen

Eiwitten (proteïnen) zijn de moleculen van structuur en functie. Ze zijn zoals de bouwmaterialen voor een huis: beton, cement, gipsplaat, balken, ramen enzovoort. Ons haar bijvoorbeeld bestaat grotendeels uit eiwitten, huidcellen zijn eiwitten en de enzymen die het voedsel afbreken bestaan grotendeels uit eiwitten. Zelfs de meeste eenvoudige cel in ons lichaam of een eencellig organisme bestaat uit ongeveer 200 eiwit moleculen.

Eiwitten zelf zijn gebouwd van aminozuren. Een eiwit molecuul is eigenlijk een lange ketting van verbonden aminozuren. Aminozuren zijn moleculen die gebouwd zijn rondom (een aantal) koolstof atomen. Elk koolstof atoom kan verbindingen maken met vier andere (kettingen van) elementen/moleculen, welke elk weer bestaan uit andere koolstofketens, of combinaties van zuurstof, waterstof en stikstof. In de natuur zijn er ongeveer 80 verschillende soorten aminozuren, slechts 20 hiervan worden echter aangetroffen in levende organismen. Indien een van de andere 60 aminozuren opgenomen zou worden in een eiwitvormende keten, dan maakt dit het eiwit ongeschikt voor gebruik in een levend organisme. Er zijn ongeveer 100 correct “geselecteerde” aminozuren nodig om een eiwit molecuul te vormen.

Er is nog een extra complicatie: aminozuren komen in de natuur in gelijke aantallen van zogenaamd rechts- en linksdraaiende oriëntatie voor. Deze oriëntatie, ook wel moleculaire chiraliteit genoemd, heeft te maken met hoe de andere moleculen zijn gebonden aan het centrale koolstof atoom. Een oersoep zou daarom niet alleen een willekeurige hoeveelheid van elk van de 80 mogelijke aminozuren bevatten, maar elk aminozuur zou ook in een ongeveer gelijke hoeveelheden in rechts- en linksdraaiende oriëntatie voorkomen. Voor nog onbekende redenen bevatten eiwitten in levende cellen uitsluitend linksdraaiende aminozuren. De aanwezigheid van enig rechtsdraaiend aminozuur in een eiwitketen maakt dit eiwit onbruikbaar in een levend organisme.

Is het mogelijk voor een eiwit om bij toeval te ontstaan? Een berekening van de kans dat een enkel functioneel eiwit molecuul zich bij toeval kan vormen lijdt tot de volgende calculatie:

1/80 (selecteer het juiste aminozuur, 1 uit 80 mogelijke keuzen) vermenigvuldigd met ½ (alleen linksdraaiende aminozuren zijn bruikbaar) = 1/160. Dit is de kans dat het eerste aminozuur in de eiwitketen correct wordt geselecteerd. Een eiwit molecuul bestaat uit tenminste 100 aminozuren, dus dit moet 100 maal herhaald worden. Dan wordt de kansberekening: 1/160 maal 1/160 maal 1/160 maal … 1/160 (in totaal 100 keer) = 1/160 tot de macht 100, ofwel een kans van 1 in 2.6 x 10²²⁰.

Vergelijk dit getal eens met het feit dat er in het complete heelal “slechts” een geschatte totaal van 10⁸⁰ atomen aanwezig zijn. En als je denkt dat zo’n kleine kans geen probleem is omdat er zo veel tijd beschikbaar is om het mogelijk te maken, bedenk dan dat – volgens het Big Bang model – het heelal “slechts” ongeveer 15 miljard jaar oud is. Dat is “slechts” 4 x 10¹⁷ seconden. Ofwel, alle beschikbare atomen in het heelal gecombineerd met de totaal beschikbare tijd van het bestaan van het heelal geeft niet genoeg mogelijkheden om een enkel eiwit molecuul bij toeval te laten vormen.

En dat is nog slechts een enkel eiwit molecuul. Voor de eenvoudigste cel zijn er tenminste 200 eiwit moleculen nodig.

Het vormen van een enkel eiwit bij toeval is zo onwaarschijnlijk dat zelf evolutionisten het niet meer geloven![2]

Het Miller experiment

Maar wacht even, hoe zit het met het Miller experiment? Heeft Stanley Miller niet laten zien dat als je energie toevoegt aan een mengsel van stoffen zoals die op de pasgevormde aarde aanwezig waren, dat dan de bouwblokken voor het leven spontaan worden gevormd?

Inderdaad, in 1952 voerde Stanley Miller, een doctoraal student aan de scheikundige faculteit van de Universiteit van Chicago zijn beroemde “vonk-kamer” experiment, beter bekend als Miller of Miller-Urey experiment uit. Na het bijwonen van een lezing door Nobelprijs winnaar Harold Urey over de condities op de pasgevormde aarde besloot Miller deze situatie te recreëren in het laboratorium. Hij verbond water (“de oceaan”) via glazen buisjes met een mengsel van  methaan, ammoniak en waterstof, de chemicaliën die verondersteld werden aanwezig te zijn in de atmosfeer van de vroege aarde. Met behulp van elektroden simuleerde hij bliksem. Na een week was het water geel-bruin geworden en dreef er een dun olieachtig laagje op. Nadere analyse toonde aan dat het water glycine en andere aminozuren bevatte, de bouwblokken van het leven. Door het experiment verder te optimaliseren was Miller uiteindelijk in staat smalle hoeveelheden van ongeveer de helft van de 20 voor het leven benodigde aminozuren te produceren.

De opstelling van het Urey-Miller experiment

Time Magazine, Life, en andere weekbladen en kranten huldigden deze doorbraak met koppen als “Experiment bewijst de theorie dat het leven begonnen is als een chemische reactie”. Maar, het enige wat Miller had gedaan was het produceren van een paar aminozuren. Bakstenen alleen zijn niet voldoende om een huis te bouwen. En net als bakstenen, moeten de aminozuren in de juiste volgorde worden samengevoegd voordat ze een eiwit kunnen vormen.

Meer recente wetenschappelijk kennis heeft een aantal serieuze problemen onderkent met betrekking tot het Miller experiment. Deze kritische aantekeningen geven een duidelijke indicatie voor de complexiteit en onwaarschijnlijkheid van de theorieën die uitgaan van het spontaan vormen van eitwitten: [3]

• Ten eerste: Miller “speelde vals” in zijn experiment. De “atmosfeer” die hij creëerde bestond uitsluitend uit de “perfecte” componenten (ammoniak, methaan en waterstof) die waren geselecteerd om op de juiste wijze met elkaar te gaan reageren. In de echte atmosfeer op de vroege aarde waren deze gassen waarschijnlijk slechts in zeer kleine hoeveelheden (of zelfs helemaal niet) aanwezig. Wetenschappers zijn nu van mening dat de atmosfeer op de vroege aarde voornamelijk bestond uit water, kooldioxide en stikstof. Deze gassen zouden geen enkele reactie hebben gegeven in de opstelling van Miller. Diverse ontstaan-van-het-leven onderzoekers bevestigen dat Miller het verkeerde gasmengsel gebruikte: “de vroege atmosfeer leek in het geheel niet op de Miller-Urey simulatie”.[4]
• Slechts 2% van de door Miller geproduceerde aminozuren zijn potentieel bruikbaar om eiwitten voor levende cellen te bouwen. De rest is onbruikbaar en zelfs voornamelijk destructief voor elk ontwikkelend leven (omdat deze stoffen agressiever met de “juiste” aminozuren reageren dan dat deze aminozuren met elkaar neigen te binden).
• Zelfs voor de “juiste” moleculen uit het Miller experiment is het waarschijnlijker dat ze “verkeerd” dan “juist” met de andere “juiste” moleculen binden.

Zelfs vandaag, ondanks vele, vele pogingen en uitgegeven fondsen, is de moderne wetenschap niet in staat om betere resultaten voor “leven in een reageerbuis” te produceren. Nu, meer dan 50 jaar na deze “doorbraak in evolutionaire wetenschap” bewijst het Miller experiment overduidelijk hoe extreem onwaarschijnlijk (onmogelijk is een beter woord) het is om een enkel eiwit molecuul bij toeval te laten ontstaan.

In feite heeft het Miller experiment het tegenovergestelde aangetoond en is nu een essentieel onderdeel geworden van de bewijsvorming voor het Scheppingsmodel: Het toont dat een proces dat aan het toeval wordt overgelaten geen werkbare resultaten geeft. Alleen als je het proces probeert te controleren en te beïnvloeden dan kun je enige aminozuren produceren – dat is het principe van “Intelligent Design” – een van de uitgangspunten van het Scheppingsmodel.

Lees verder: (3) Bouwen van DNA - moleculaire machines