Koolstofverbindingen worden in de chemie organische verbindingen genoemd. Dit is niet voor niets. Koolstof is onmisbaar voor leven. De koolstofchemie is onvoorstelbaar rijk. Er bestaan meer verbindingen met koolstof dan alle bekende verbindingen zonder koolstof. Maar wat als er om welke reden dan ook, op een bepaalde plek geen koolstof is maar wel andere elementen en energie? Of als er zelfs geen chemie zoals we die kennen mogelijk is? Zou zich op die plek leven kunnen vormen? Het antwoord: misschien, al is de kans hierop voorzover we weten niet erg groot. Hieronder een overzicht met de, voornamelijk speculatieve, kennis die we op dit moment hebben opgedaan.
In een doorbraak in 2017 ontdekten onderzoekers iets opmerkelijks. Ze slaagden er in om met behulp van gerichte evolutie een enzym van de bacterie, Rhodothermus marinus, tot een effectieve katalysator om te vormen voor de vorming van verbindingen tussen koolstof en silicium. Een bacterie die in staat is om silicium te verwerken, bewijst dat het in theorie mogelijk is dat er gedeeltelijk op silicium gebaseerde levensvormen bestaan.Zie ook deze video.
Werk van Caltech-onderzoekster Frances Arnold bewees dat het mogelijk is om bacteriën silicium te laten gebruiken. En dat hiermee mede op silicium gebaseerd leven denkbaar is. Bron: Caltech
Op dit moment is er op aarde geen ecologisch voordeel voor dergelijke levensvormen, maar op werelden die veel heter zijn dan de aarde, bijvoorbeeld Venus, zijn op silicium gebaseerde levensvormen mogelijk in het voordeel. Siliconen en andere siliciumverbindingen zijn soms beter tegen hoge temperaturen bestand dan koolstofverbindingen. En silicium is nog maar het begin van de mogelijkheden…
We zijn in oorlog, aldus de Nederlandse en Belgische regeringen. De ene draconische maatregel van de regering volgt de andere op, hierbij aangevuurd door de rechts-populistische oppositiepartijen. Een oorlog win je alleen als je je vijand door en door kent. Wat is het SARS-CoV-2 coronavirus, dat Covid-19 veroorzaakt?
Virussen
Virussen zijn pakketjes genetisch materiaal (DNA of RNA) die omgeven worden door een eiwitmantel. Worden ze dat niet, dan spreken we over een viroïde, bijvoorbeeld het aardappelspindelknolviroïde, na het prion (besmettelijk eiwit) met rond de 400 nucleotiden (DNA of RNA ‘letters’) de kleinste ziekteverwekker die we kennen. Ter geruststelling: viroïden komen voor zover bekend alleen bij planten voor.
De groep virussen zal vermoedelijk in de toekomst verdere afsplitsingen krijgen: zo zijn er “virussen” zoals de familie van de mimivirussen die eigenlijk meer zwervende celkernen zijn dan ‘dode’ pakketjes genetisch materiaal.
Covid-19 en SARS-CoV-2
Covid-19 is de officiële benaming voor de ziekte die door SARS-CoV-2 wordt veroorzaakt. SARS-CoV-2, doorgaans ‘het coronavirus’ genoemd, is een RNA-virus behorende tot de zeer grote familie van coronavirussen. Virus is de benaming voor de gehele soort, een afzonderlijk virusdeeltje wordt aangeduid met virion.
We worden geregeld geïnfecteerd met coronavirussen. Ze zijn de voornaamste veroorzakers van verkoudheid. Het influenza (griep)-virus, vaak verward met het coronavirus door onder meer de Usaanse president Donald Trump, behoort tot een totaal andere klasse virussen, de orthomyxoviridae (ook RNA-virussen, maar hiermee houdt de gelijkenis op).
Vermenigvuldigingswijze van coronavirussen. Bron: Crenim op English Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26529404
Hoe vermenigvuldigen coronavirussen zich?
Alle hierboven genoemde objecten hebben gemeen, dat ze zichzelf niet kunnen vermenigvuldigen zonder een gastheercel. (Een viroïde kan dat soms wel, door middel van RNA-recombinatie in een geschikte voedingsoplossing). Daarom denken sommige biologen, dat het eerste leven een soort viroïde was.
Virions kunnen alleen door hun enorme aantal een gastheercel tegenkomen. Treft een corona-virion een passende receptor, dan bindt het deeltje zich aan deze receptor, zie 1 in de afbeelding. In het geval van het SARS-CoV-2 coronavirus, bindt een ‘stekel’ aan het coronavirion zich aan de geschikte receptor van een menselijke cel (de ACE2-receptor). Vervolgens: hetzij smelt de eiwitmantel van het virion samen met het celmembraan, hetzij komt het binnen via een gespecialiseerde importstructuur, het endosoom. Virologen weten nog niet welke van deze twee mechanismen.
Hierbij komt het virus-RNA in de cel terecht en wordt afgelezen door een ribosoom, dat het RNA van het virion vertaalt in het werkpaard voor het virus: het enzym virus-RNA-polymerase. Dit molecuul, dat alleen reageert op coronavirus-RNA, gaat vervolgens eindeloos veel kopieën maken van dit RNA. Deze vormen het spiegelbeeld van de oorspronkelijke RNA-keten. Deze ‘negatieve’ spiegelbeelden worden door ribosomen vertaald in virus-manteleiwitten en ook weer terugvertaald in ‘positief’ virus-RNA. Vervolgens wordt het virus-RNA ingepakt in de viruseiwitten in het cellulaire transportnetwerk, het ER en via het Golgi apparaat uit de cel getransporteerd.
Hoe kunnen we het Covid-19 virus SARS-CoV-2 saboteren?
Hier zien we meteen wat de zwakke punten zijn van coronavirussen. De mantel van corona-virions bestaat uit eiwitten en lipiden (vetten). Dat maakt ze erg gevoelig voor reiniging met zeep. Zeep vernietigt hun mantel. De lange staart van zeepmoleculen wurmt zich in de mantel, waardoor deze uiteenvalt. Zonder beschermende mantel is het snel afgelopen met het inwendige RNA.
Verder kunnen we de ‘spike-eiwitten’ van het virion saboteren. Als hier antilichamen aan binden, kunnen ze geen cellen meer infecteren. Deze antilichamen worden gevormd bij immuniteit. Bijvoorbeeld na vaccinatie. Met kunstmatige, bijvoorbeeld monoklonale, antilichamen kunnen we het lichaam van de patiënt een handje helpen, als er nog geen immuniteit is en zo de coronavirions slopen.
Ook kunnen de ACE2-receptoren tijdelijk worden geblokkeerd, zodat het virus niet meer kan binden. Dit is gevaarlijk: de ACE2-receptoren regelen namelijk de bloeddruk. Schakelen we ze uit, dan stijgt die enorm.
Verhitting of straling beschadigt de manteleiwitten en het RNA in de kern. Dat schakelt het virion ook uit.
Binnen de cel ingrijpen is veel lastiger. We zouden het ribosoom anders, selectiever, kunnen inrichten, zodat het alleen menselijk messenger RNA vertaalt en virus-RNA negeert. Bijvoorbeeld door een bepaalde genetische code te vereisen. Dit vereist ingrijpende genetische manipulatie, met onbekende gevolgen. Ook zullen dan na verloop van tijd virussen evolueren, of, door kwaadwillenden worden samengesteld, die deze veiligheidsmaatregel kunnen omzeilen. Want, vergis je niet. Virussen samenstellen is al ruim 20 jaar mogelijk en wordt al routinematig gedaan voor onderzoeksdoeleinden.
Waarschijnlijk is goed handen wassen dan toch slimmer.
Heb je een miljoen euro op de plank liggen en wil je graag medisch proefkonijn worden? Maak dan een reis naar het Zuid-Amerikaanse land Colombia voor een reële kans op maar liefst twintig jaar langer leven.
Medische thriller
Het script had zo uit een medische thriller van Robin Cook kunnen komen. Libella Gene Therapeutics, LLC (“Libella”) kondigt een betaalde deelname aan aan een klinische proef in Colombia. De behandeling is goedgekeurd door de IRB, de Amerikaanse institutionele beoordelingsraad, in dit geval voor gentherapie. Deze gentherapie komt neer op het kunstmatig verlengen van telomeren, de uiteinden van chromosomen. Bij elke celdeling wordt het telomeer verkort. Als het telomeer korter dan de kritische lengte wordt, stopt de celdeling. Volgens sommige geriaters zouden cellen uit hun senescente (verouderde) toestand kunnen worden gehaald door hun telomeren kunstmatig te verlengen. De resultane bij dierproeven zijn wisselend. Bij sommige diersoorten leidt het verlengen van telomeren inderdaad tot levensverlenging. Inderdaad blijken menselijke cellen verjongd te worden als hun telomeren kunstmatig worden verlengd, althans, in vitro. Bij muizen leidt de verlenging van telomeren inderdaad tot een langere levensduur, echter, mensen zijn geen muizen.
Telomerase
Proefleider is de in de VS bekende dr. Bill Andrews, een wetenschapper die zijn hele leven heeft geprobeerd verouderingsprocessen te remmen en om te keren. Hij was onder meer de onderzoeksleider van Geron, het Amerikaanse bedrijf dat er in staagde de RNA-component en de eiwit-component van het enzym telomerase te produceren. Telomerase is het enzym dat telomeren verlengt. Hij is op de Amerikaanse TV te zien geweest in Popular Science, The Today Show en in talloze documentaires over levensverlenging, waaronder de documentaire The Immortalists.
Volgens het participatiemodel van Libella worden proefpersonen ingeschreven in hun land van herkomst na betaling van 1 miljoen Amerikaanse dollar. Deelnemers zullen naar Colombia reizen om hun geïnformeerde toestemming te ondertekenen en de Libella-gentherapie te ontvangen in een strikt gecontroleerde ziekenhuisomgeving.
Traditioneel wordt veroudering gezien als een natuurlijk proces. Deze zienswijze is veranderd en wetenschappers zijn nu van mening dat veroudering als een ziekte moet worden gezien. Het onderzoek op dit gebied heeft geleid tot de overtuiging dat een van de belangrijkste oorzaken van veroudering bij mensen de verkorting van onze telomeren is.
Telomerase plakt een herhaalde reeks DNA-bouwstenen achter een chromosoom en verlengt zo het telomeer. Bij menselijke cellen heeft dit een verjongende werking. Bron: Wikimedia Commons/F.Uzbas
Telomeerverlenging als middel om veroudering te stoppen
Telomeren zijn de biologische klok van het lichaam. Telkens wanneer een cel zich deelt, worden telomeren korter en worden onze cellen minder efficiënt in het opnieuw delen. Dit is, stelt de telomeer-verouderingstheorie, de reden waarom we ouder worden. Een aanzienlijk aantal wetenschappelijke peer-reviewed studies hebben dit bevestigd. Meerdere van deze onderzoeken hebben aangetoond dat menselijke cellen kunnen worden verjongd door telomeren te verlengen.
Bill Andrews, Ph.D., de wetenschappelijke directeur van Libella, heeft een gentherapie ontwikkeld die bedoeld is om telomeren te verlengen. Dr. Andrew’s gentherapiesysteem is aangetoond als veilig met minimale bijwerkingen in ongeveer 200 klinische onderzoeken. Dr. Andrews leidde het onderzoek bij Geron Corporation meer dan 20 jaar geleden dat aanvankelijk menselijke telomerase ontdekte en deel uitmaakte van het team dat de eerste experimenten leidde met betrekking tot telomerase-inductie en kanker.
Bij muizen en menselijke cellen werkt telomeertherapie, maar…
Telomerase-gentherapie bij muizen vertraagt ​​veroudering en verhoogt de levensduur aanzienlijk, blijkt uit onderzoek. De klinische proef van Libella omvat een nieuwe gentherapie met behulp van een gepatenteerd AAV Reverse (hTERT) transcriptase-enzym en heeft als doel telomeren te verlengen. Libella gelooft dat verlenging van telomeren de sleutel is tot het behandelen en mogelijk genezen van veroudering. Echter, muizen zijn geen mensen.
De klinische proef van Libella is gepubliceerd in de database met klinische gegevens van de National Library of Medicine (NLM) van de Verenigde Staten. Libella is ’s werelds eerste en enige bedrijf voor gentherapie met een klinische studie gepubliceerd op clinicaltrials.gov die ernaar streeft de veroudering te keren.
Minder bureaucratie
Over waarom ze besloten om hun project buiten de Verenigde Staten uit te voeren, zei Dr. Jeff Mathis, de president van Libella: “Traditionele klinische proeven in de VS kunnen jaren en miljoenen, of zelfs miljarden dollars vergen. Het onderzoek en de technieken waarvan bewezen is dat ze werken, zijn nu klaar. We geloven dat we in Colombia sneller en goedkoper de wetenschappers, de technologie, de artsen en de laboratoriumpartners voor deze klinische proefneming kunnen verzamelen.”
Zin of onzin?
Redelijke mensen leggen zich neer bij onze beperkte levensduur. Echter, de mensheid is niet verder gekomen door redelijke mensen. Het lijkt een uitgesproken dom idee om je leven in de waagschaal te stellen, plus een miljoen dollar, voor deze onbewezen behandeling. Aan de andere kant: de therapie werkt bij menselijke cellen in het laboratorium en bij muizen. Zeker als je aan een tot nu toe ongeneeslijke ouderdomsziekte als de ziekte van Alzheimer leidt, is het denk ik de moeite waard om deel te nemen aan deze proef. Op zich is de wetenschappelijke basis redelijk solide. Tienduizenden zijn bereid om hun leven in de waagschaal te stellen voor volk en vaderland, in een oorlog. Is het niet veel nobeler om je leven te riskeren om de mensheid verder te helpen?
De productie van vlees is enorm milieubelastend. Toch is dierlijk eiwit het gemakkelijkste te verteren en is eiwit essentieel voor de mens. Een startup heeft een oplossing gevonden, die haast te mooi klinkt om waar te zijn.
De startup Air Protein maakt gebruik van een oude NASA-techniek uit de jaren zestig. Deze maakt gebruik van hydrogenotrofe (waterstof etende) bacteriën die leven op moleculaire waterstof, H2. Waterstof komt op aarde vooral voor als onderdeel van water, H2O, maar er zijn plaatsen op aarde waar puur waterstofgas voorkomt. Deze bacteriën zijn in staat om dit waterstofgas te benutten als energiebron en met behulp van kooldioxide en voedingszouten om te zetten in organische stoffen, zoals eiwitten. In onderstaande TED lezing wordt deze techniek uitgelegd.
De productie van waterstof uit water kost vanzelfsprekend energie. Gratis is de techniek dus niet. Groot voordeel is wél, dat er geen grond nodig is voor vee en vooral, dat het aminozuurprofiel van ‘air protein’ vrijwel geheel overeenkomt met die van dierlijke eiwitten. Dit maakt het een volwaardige vleesvervanger, al heeft het roodbruine poeder maar weinig weg van vlees. Als astronautenvoedsel en om ondervoede kinderen en volwassenen in de derde wereld te helpen, is het ideaal.
Air Protein maakt gebruik van een NASA-ontdekking om eiwit te produceren voor astronauten. Kan dit de honger in de wereld oplossen? Bron/copyright: Air Protein
Het ontwikkelen van vleesvervangers lijkt misschien triviaal, maar is dat zeker niet. De productie van elke kilo vlees kost tussen de drie tot tien kilo veevoer. Dit maakt vlees een grote belasting voor het milieu. Als we minder vlees eten, is er minder landbouwgrond nodig en is er meer ruimte voor bijvoorbeeld natuurgebieden en recreatie. Ook hoeven we ons niet meer te ergeren aan de beperkingen die stikstofoverlast op ons oplegt.
Ons afweersysteem is een wonder van vernuft, maar in feite vinden onze lichamen acht miljard maal opnieuw tegelijk het wiel uit tegen dezelfde ziekteverwekker. Dit terwijl weerstand tegen bacteriën en virussen in feite neerkomt op een informatieprobleem. Zou dit slimmer kunnen?
Microbiële invasie
Hoe vredig de wereld om ons heen ook lijkt, op microbieel niveau is sprake van een onophoudelijke oorlog tussen ons lichaam en agressieve microben, tot we sterven. Ons lichaam kent verschillende strategieën om met gevaarlijke ziekteverwekkers af te rekenen. In ons beenmerg – strategisch gezien de veiligste plaats – worden bloedcellen, waaronder immuuncellen, gevormd. Zo ontwikkelen B-lymfocyten antilichamen, die binden met antigenen op het oppervlak van ziekteverwekkers en ze zo markeren (of soms direct uitschakelen). Deze gemarkeerde ziekteverwekkers worden vervolgens opgeruimd door witte bloedlichaampjes. Ook maakt ons lichaam oligopeptiden (zeer korte eiwitten, die maar uit een handjevol aminozuren bestaan) en vrije radicalen op de plaats van ontstekingen: de antibiotica van ons lichaam.
Mechanisme hoe B-cellen worden geprogrammeerd om de juiste antistoffen te maken. Bron: Arizona Science Center – https://askabiologist.asu.edu/b-cell, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=43455433
Immuunsysteem vaak te traag
Het leren herkennen van ziekteverwekkers en hier effectieve antilichamen tegen vormen, kost ons immuunsysteem tijd. Bij de een gaat dit sneller dan bij de ander. Gebeurt dit te laat, dan kan de ziekteverwekker zich vermenigvuldigen en anderen besmetten. Sommige ziekteverwekkers, zoals het beruchte Ebolavirus, vermenigvuldigen zich zo snel dat het immuunsysteem volkomen overrompeld wordt door een lawine van virusdeeltjes. De dood treedt dan binnen enkele dagen in, voor het immuunsysteem antistoffen heeft kunnen ontwikkelen. Zou het niet mogelijk zijn een ‘immunologisch internet’ op te zetten, waarbij gebruik wordt gemaakt van de kennis binnen het immuunsysteem van patiënten, om hiermee de immuunsystemen van anderen te trainen?
De effectiviteit van ons immuunsysteem staat of valt bij het herkennen van de chemische ‘vingerafdruk’ van de ziekteverwekkers. Vaccinatie is er op gericht om ons immuunsysteem te trainen door het bloot te stellen aan verzwakte ziekteverwekkers, of onschadelijke delen van ziekteverwekkers, bijvoorbeeld alleen de buitenkant van een virusdeeltje. Het duurt vaak lang om een effectieve vaccinatie te ontwikkelen, omdat niet iedere cocktail een sterke immuunrespons oproept. Maar wat, als we het immuunsysteem rechtstreeks zouden kunnen programmeren met een biologisch antivirusprogramma?
Hoe werkt het immuunsysteem?
Een vereenvoudigde weergave staat in het diagram boven, een meer uitgebreide uitleg op Wikipedia. Kort samengevat, en volgens de hoge heren biochemici waarschijnlijk schandalig vereenvoudigd, komt het hier op neer. B-cellen, met T-cellen, spelen een centrale rol in het immuunsysteem. Ons lichaam maakt gebruik van de biologische equivalent van machine learning. Er zijn honderdduizenden verschillende typen B-cellen, die elk een andere herkenningssequentie van aminozuren produceren. Deze herkenningssequenties komen door een randomproces tot stand. Deze unieke sequentie wordt buiten aan de cel in receptoren blootgesteld aan de buitenwereld: de milt en de lymfeknopen. Als ons lichaam een object als niet-lichaamseigen probleemgeval definieert, worden fragmenten hiervan gepresenteerd aan deze B-cellen. Als deze met de receptoren binden, is er een geschikt antigen gevonden. De helper-T cel geeft vervolgens een signaal aan de B-cel in kwestie om zich te vermenigvuldigen en te ontwikkelen tot plasmacel, waarvan de gevoeligheid voor het desbetreffende pathogeen met behulp van deze T-cel nog verder wordt opgevoerd. Deze plasmacellen produceren vervolgens grote hoeveelheden van de antilichamen. Enkele nakomelingen van deze B-cellen en T-cellen ontwikkelen zich tot geheugen-B cellen en geheugen-T cellen om, mocht er een toekomstige blootstelling aan dit pathogeen zijn, direct antistoffen in grote hoeveelheden te kunnen produceren.
Hoe zou je het immuunsysteem kunnen programmeren?
In feite willen we geheugen-B cellen en geheugen-T cellen met de juiste sequentie om te binden met een bacterie of virus. Deze sequentie, de paratoop, bestaat uit twee reeksen van ongeveer 5 tot 10 aminozuren. De reeks Iso-Leu-Leu-Ala-Try-Pro-Lys : Gly-Met-Ala-Cys-Iso-Val-, of liever gezegd: het oppervlak dat ontstaat als deze reeksen aminozuren worden gecombineerd, zou dan bijvoorbeeld binden met het koepokkenvirus, en hiermee een antistof zijn. In feite is dit erg weinig data. Als we in staat zouden zijn om naïeve B-cellen om te programmeren zodat ze deze paratopen zouden dragen, dan zouden we in staat zijn om specifieke antilichamen te laten produceren voor werkelijk elk bekend gevaarlijk virus of bacterie. Een andere, mogelijk haalbaarder strategie is om met behulp van m-RNA B-cellen de juiste antilichamen te laten produceren, of een implantaat deze antilichamen te laten produceren. Dit implantaat voedt je dan met de sequenties van alle bekende gevaarlijke pathogenen, zodat hier standaard altijd antilichamen voor in omloop zijn. Uiteraard moeten dan wel voorkomen dat deze, kunstmatige, antilichamen dan weer als lichaamsvreemd worden gezien….
Met de dichtstbijzijnde ster met een planetenstelsel, Alfa Centauri, op een duizelingwekkende 4,2 lichtjaar afstand, ziet het er op het eerste gezicht somber uit voor de mogelijkheden om buitenaards leven te detecteren vanaf hier. Alleen met telescopen kunnen we meer te weten komen van deze verre werelden, zowel direct, door ze waar te nemen en hun licht te analyseren, als indirect, bijvoorbeeld omdat ze de ster waar ze om heen draaien verduisteren of laten schommelen.
Biofluorescente organismen. Bron: D. Gruber et al., Wikimedia commons
Toch blijken er soms, zoals nu, opmerkelijke manieren te bestaan waarop we kennis kunnen ontfutselen aan de natuur. Denk bijvoorbeeld aan het huzarenstukje van een groep astronomen, die exoplaneten ontdekten rond een ster in een naburig sterrenstelsel op vele miljoenen lichtjaren afstand, door de intensiteit van het sterrenlicht te meten. Dit geldt ook voor het ontdekken van buitenaards leven en vooral planten.
Biofluorescentie op buitenaardse werelden
Als een buitenaards ecosysteem planeetwijd aanwezig is, heeft dat gevolgen voor de intensiteit en kleur van licht, afkomstig van deze planeet. Welk ecosysteem ook aanwezig is, het heeft energie nodig om voort te bestaan en de meest overvloedige (en daarmee logische) bron van energie is straling van de zon, waar de planeet omheen roteert. Op aarde heeft fotosynthese zich meerdere keren onafhankelijk van elkaar ontwikkeld. Het is daarmee aannemelijk dat extraterrestriële plantaardige organismen dat ook zullen doen. En waar er pigmenten zijn om elektromagnetische straling te absorberen en om te zetten in chemische energie, is er ook fluorescentie. Biofluorescentie. Zullen we door dit bijzondere verschijnsel in staat zijn om vast te stellen dat we niet alleen zijn in het enorme heelal? Deze video gaat hier nader op in.
Wat is biofluorescentie?
Sommige moleculen stralen licht uit als ze licht (of andere elektromagnetische straling, zoals ultraviolet) geabsorbeerd hebben. Fosforescernde materialwn blijven nagloeien, waar fluorescerende materialen direct het licht van een andere golflengte (doorgaans langer dan die van de binnenkomende straling) uitstralen. Biofluorescentie is fluorescentie die optreedt bij levende organismen. Op aarde komen veel biofluorescerende organismen voor, onder andere in de diepzee. Mooie voorbeelden van biofluorescentie op aarde komen in deze video aan de orde.
De kosten voor gezondheidszorg rijzen de pan uit. De reden: de bevolking veroudert, maar de leeftijd waarop zich de eerste chronische ziekten aandienen, de gezonde leeftijdsverwachting, daalt licht. Daardoor wordt de periode waarin mensen medische zorg nodig hebben, gemiddeld steeds langer. Is het niet slimmer om het verouderingsproces zélf te stoppen, in plaats van aan symptoombestrijding te doen?
Gezonde levensverwachting
De gezonde levensverwachting is gedefinieerd als het aantal levensjaren, dat een gemiddeld lid van de populatie (bijvoorbeeld Nederlanders of Belgen) ziektevrij doorbrengt. Hoe ouder mensen worden, hoe groter de kans dat ze een chronische ziekte, zoals suikerziekte, hartklachten of kanker oplopen. Het gevolg daarvan is dat het aantal ziektejaren, en hiermee de kosten van de gezondheidszorg, exploderen. Waar in 1980 mannen in Nederland gemiddeld op hun 60ste ziek werden, en op hun 72e stierven (12 jaren), is het aantal ziektejaren nu toegenomen tot 15 jaren (op een levensverwachting van 80 jaar) (1): Deze trend zal bij ongewijzigd beleid, en zonder dat er ingrijpende veranderingen zullen komen, doorzetten. Kortom: willen we dat de levenskwaliteit van ouderen goed blijft, en de kosten voor gezondheidszorg beheersbaar, dan is het verstandig om ons veel meer dan nu te richten op preventie van chronische ziekten.
Het percentage gezonde jaren daalt.
Chronische ziekten als symptomen van veroudering
Bij oude mensen komen chronische ziekten veel meer voor dan bij jongeren, De reden is dat ons lichaam veroudert. Dit uit zich in veranderingen in cellen, weefsels en organen. Telomeren, de uiteinden aan chromosomen, worden korter. Steeds meer cellen springen daarom in de ‘slaapstand’: ze veranderen in senescente cellen. Ons immuunsysteem verzwakt. De communicatie tussen mitochondriën en de celkern raakt ontregeld(2). Eiwitten verliezen hun vorm en verstoppen cellen.
Uit recent wetenschappelijk onderzoek blijkt steeds meer dat typische ouderdomsziekten, zoals diabetes, kanker, dementie en reuma, in feite slechts symptomen zijn van deze processen. Kunnen we deze verouderingsprocessen stopzetten of zelfs omkeren, dan voorkomen we veel van deze ziekten.
Hebben we al effectieve medicijnen tegen veroudering?
Misschien dat we onbedoeld zelfs al enkele effectieve anti-verouderingsmedicijnen in handen hebben, die nu worden gebruikt om ouderdomsziekten te behandelen. Metformine, bijvoorbeeld, is een effectief medicijn tegen ouderdomsdiabetes. Nu bleek uit medische onderzoeken iets opmerkelijks. De levensverwachting van diabetespatiënten die met metformine werden behandeld, bleek zelfs hoger te liggen dan die van
de gezonde controlegroep(3). Metformine is overigens geen onschuldig snoepgoed en kent enkele bijwerkingen.
Een cocktail van het anti-leukemiemedicijn dasatinib en quercetine (een voedingssupplement), bleek effectief in het verwijderen van senescente cellen in patiënten met gevorderde IPF (idiopathische pulmonaire fibrose), waardoor zij in een veel beter
e conditie raakten(4). Ook dasatinib heeft de nodige bijwerkingen.
Preventie is prettiger en goedkoper dan dure pleegzorg
Als we er in slagen door een uitgekiende combinatie van medicijnen en voedingssupplementen, het verouderingsprocess flink te vertragen of zelfs om te draaien, komen er vele gezonde levensjaren bij. Ze hoeven minder een beroep te doen op verpleegzorg of ziekenhuizen en kunnen, als ze dat willen, langer doorwerken. En het allerbelangrijkste: dit vergroot het levensgeluk van ouderen sterk. Als de overheid, of ziektenkostenverzekeraars deze medicijnencocktails zouden vergoeden, betekent dat een veel langere levensduur.
Wickramasinghe did it again. Een gedurfde hypothese van de usual suspect veronderstelt dat de Cambrische explosie, waarbij een zeer grote variëteit aan diersoorten ontstond, is veroorzaakt door het inzaaien van de aardse biosfeer door buitenaards leven. Kan deze theorie kloppen? Wat zijn de implicaties?
De raadselachtig snelle opkomst van het leven
Alle bekende op cellen gebaseerde levensvormen op aarde, van de mens tot bacteriën, stammen af van één enkele voorouder: de Last Universal Common Ancestor of LUCA die 3,8 miljard jaar geleden leefde. LUCA was verrassend compleet. Genetici hebben tweeduizend micro-organismen (zowel bacteriën als archaeae) uitgeplozen en vastgesteld dat LUCA naar alle waarschijnlijkheid een organisme was dat in staat was de gassen koolstofdioxide, waterstof en stikstof te binden en in complexe biochemische verbindingen om te zetten[1] ex. [2]. Geen geringe prestatie voor zelfs een hedendaagse bacterie. Al denken sommige collega’s van het team dat LUCA maar half-levend was en voor een deel gebruik maakte van een natuurlijke gradiënt in een onderzeese heetwaterbron om zo op chemische wijze de energiedrager ATP te produceren [1]. Wel wordt door wetenschappers vermoed dat de hoogstwaarschijnlijk drijvende kracht achter het metabolisme van LUCA, de Wood-Ljungdahl stofwisselingsroute, een abiotische oorsprong heeft. Maar waar kwam LUCA vandaan?
Panspermie
Panspermie veronderstelt dat het leven van de ene planeet naar de andere kan reizen. Weliswaar is het heelal (en zeker het heelal van vier tot vijf miljard jaar geleden) een uitermate ongastvrije plek voor onbeschut leven – denk aan kosmische straling, supernova-uitbarstingen en dergelijke), maar de enorme grootte maakt dit meer dan goed. Alleen al ons eigen sterrenstelsel biedt onderdak aan naar schatting tientallen miljarden aardachtige planeten en een factor miljard maal zoveel kometen. Dat maakt het biljoenen malen waarschijnlijker dat er ergens leven ontstaat.
Octopussen vormen een van de raadselachtigste diergroepen. Zijn ze buitenaards? Bron: Wikimedia Commons
Dat is ook nodig. Uit fylogenetisch onderzoek ([3] e.a.) blijkt, dat LUCA in feite te complex is om in het korte tijdsvenster (200 miljoen jaar) tussen de vorming van een vaste aardkorst (minder dan 4,0 miljard jaar geleden) en de oudste vondst van sporen van leven (3,8 miljard jaar geleden) te kunnen zijn ontstaan uit eenvoudige moleculen.
Panspermie maakt zowel het tijdsvenster (tien miljard jaar, honderd maal zo groot) als het aantal mogelijke plekken (vele biljarden in plaats van één) voor de ontwikkeling van leven veel groter. Vooral grotere waterrijke objecten bieden een goede bescherming tegen kosmische straling – waterijs is voorgesteld als effectief schild voor ruimtevaartuigen.
Cambrische Explosie vanwege aliens?
De geschiedenis van het leven op aarde was het grootste deel van de tijd vrij saai. Meer dan twee miljard jaar waren er alleen eencelligen zonder celkern. Pas anderhalf miljard jaar geleden ontstonden organismen met een celkern en zeshonderd miljoen jaar geleden brak de Cambrische Explosie uit. Hierbij ontstonden er in vrij korte tijd zeer veel verschillende diergroepen uit wat daarvoor eenvoudige wormen en holtedieren waren. Te toevallig om een natuurlijke oorzaak te hebben, stellen de nogal omstreden Wickramasinghe en enkele collega’s in een nieuw artikel [4]. Vooral de absurde complexiteit van octopussen – de slimste ongewervelde dieren, slimmer zelfs dan veel zoogdieren – zien ze als bewijs dat uit een verre buitenaardse oceaan eieren van deze dieren richting aarde zijn gelanceerd in een ijzige interstellaire komeet á la Oumuamua.
Kunnen ze gelijk hebben?
Hoe complexer een organisme, hoe meer energie het verbruikt. Buiten de Goldilocks-zone van een ster is er maar weinig energie beschikbaar. Levende organismen moeten de enorme interstellaire afstanden – denk aan honderdduizenden malen de afstand tussen de zon en de aarde voor de dichtstbijzijnde exoplaneten – dus in slaaptoestand doorbrengen. Bij de enorme tijdschaal waar we nu over spreken – tienduizenden jaren of meer – neemt de kans op beschadigingen drastisch toe. Organismen moeten deze beschadigingen kunnen repareren. Dat vereist een vorm van rustmetabolisme, dus energieverbruik. Bacteriën of andere micro-organismen kunnen dit in principe. Er zijn aardse bacteriën tot leven gewekt die 250 miljoen jaar lang in slaaptoestand verkeerden. Mogelijk zouden ook tardigraden, beerdiertjes, het zo lang volhouden in een energiearme omgeving. Complexe organismen zoals octopussen zouden over onvoldoende energie beschikken in de vloeibare kern van een komeet. Hun cellen zijn veel complexer dan die van bacteriën. Een andere variant genoemd in het artikel, exo-retrovirussen die de Cambrische Explosie zouden hebben veroorzaakt, is dan waarschijnlijker. Zij het dat die retrovirussen dan wel aardse organismen zouden moeten kunnen aantasten. Dit is alleen waarschijnlijk als panspermie zeer regelmatig voorkomt. De standaardverklaring voor de Cambrische Explosie, een hoger zuurstofgehalte waardoor er meer energie beschikbaar kwam voor complexe dieren, is een logischer verklaring.
Octopussen wijken genetisch gesproken inderdaad sterk af van de rest van de ongewervelden, maar toch is er een duidelijke verwantschap met de rest van het aardse leven.[5] Het is niet nodig om een buitenaardse herkomst te veronderstellen voor deze dieren om hun bestaan te verklaren. [5] gaat uit van een splitsing van de rest van de inktvissen ongeveer 270 miljoen jaar geleden. Mogelijk is het in octopussen aangetroffen unieke, haast Lamarckiaanse gedrag van messenger RNA’s verantwoordelijk voor deze unieke evolutie.
Astronomen ontdekten sterren die met snelheden tot 30% van de lichtsnelheid ons sterrenstelsel worden uit geslingerd. Kunnen deze sterren het leven verspreiden over het gehele heelal?
Galactische katapult
In het centrum van elk sterrenstelsel bevindt zich een zwart gat. Het gebeurt, astronomisch gesproken, geregeld dat sterrenstelsels samensmelten. Meerdere dwergsterrenstelsels worden op dit moment door ons melkwegstelsel opgeslokt. Hierbij smelten ook de zwarte gaten van deze sterrenstelsels samen. Zwarte gaten die met elkaar samensmelten, bereiken uiteindelijk, vlak voordat ze met elkaar versmelten, snelheden in de buurt van de snelheid van het licht. Gewoonlijk draaien er sterren om deze zwarte gaten. In ons eigen melkwegstelsel is dat bijvoorbeeld onder meer de ster S2. uit dynamische simulaties blijkt, dat in dit soort situaties deze sterren met zeer hoge snelheden weggeslingerd kunnen worden. Inderdaad zijn er meerdere van deze sterren ontdekt, die met snelheden van procenten van de lichtsnelheid ons sterrenstelsel verlaten. Waarschijnlijk zijn deze sterren door een dergelijk mechanisme gelanceerd. Omdat veel sterren een planetenstelsel hebben, is het niet ondenkbaar dat sommige van deze sterren omringd zijn door planeten met leven. Als een dergelijke ster door een ander sterrenstelsel wordt ingevangen, is leven getransporteerd van het ene sterrenstelsel naar het andere.
Wat is panspermie?
Het leven verscheen relatief gezien heel erg snel nadat de aarde geschikt werd voor leven. Om een indruk te geven: de aarde is officieel maar 4,55 miljard jaar oud, en de eerste sporen van levend zijn bijna 4 miljard jaar oud. Dat is relatief gesproken vrij kort, nadat de aarde voldoende afgekoeld was om oceanen te vormen. Reden voor de aanhangers van de panspermie-theorie, om aan te nemen dat het leven algemeen is in het heelal en zich verspreidt tussen planeten. Het woord panspermie is opgebouwd uit 2 klassiek Griekse woorden: πᾶν (pan), alles, and σπÎÏμα (sperma), in de oorspronkelijke Griekse betekenis zaad in het algemeen.
Niet alleen zwerfplaneten, nu ook complete planetenstelsels kunnen ons sterrenstelsel uitgeslingerd worden. Bron: NASA
Als dit mechanisme inderdaad bestaat, zou dat betekenen dat het leven al vrij kort na het ontstaan van het heelal zich verspreid heeft over grote afstanden. Uiteraard staat of valt deze theorie met de aanwezigheid van chemische elementen, waaruit zich leven zou kunnen ontwikkelen. Dat zijn er 6: waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof, fosfor en zwavel. Deze kunnen zich gevormd hebben bij explosies van de allereerste, zeer grote, sterren. Vooral in de centra van sterrenstelsels zal zich al vroeg een gasmengsel hebben gevormd dat rijk is aan deze elementen. Wel zal dit leven een erg precair bestaan geleid hebben, gezien de extreme omstandigheden vlak na het ontstaan van het heelal. Daarom is deze ontdekking misschien meer van belang voor onze nazaten, dan voor ons. Zij kunnen dit soort zeer snel reizende sterren gebruiken om van het ene sterrenstelsel naar het andere te reizen.
Eén van de grondleggers van de atoombom en kernenergie, de Amerikaan Enrico Fermi, stelde de beroemde vraag: het heelal is bijna oneindig groot, dus moeten er ergens net als op aarde, aliens tot ontwikkeling zijn gekomen. Als er buitenaardse intelligente wezens zijn, waarom hebben we ze dan nog niet ontmoet?
Uit de Drake-vergelijking, die de kans berekent dat er in bijvoorbeeld alleen al in ons sterrenstelsel hoogontwikkelde aliens bestaan – weten we dat er op vele plaatsen leven moet zijn ontstaan. Al bijna een kleine eeuw is er nog steeds geen zinnig antwoord op deze vraag, inmiddels bekend als de Fermi Paradox. Immers, we zijn nog geen aliens tegengekomen – voor zover het grote publiek dat weet dan – die ons een overtuigend antwoord op deze vraag hebben gegeven.
In deze video worden er tien mogelijke antwoorden gegeven op deze vraag. Niet elk antwoord is even prettig om over na te denken….
