In Cambridge is een enzymvrije citroenzuurcyclus bedacht die geheel wordt gekatalyseerd door sulfaatradicalen. Misschien werkte het in de oersoep ook wel zo, schrijven Markus Ralser en collega’s in het gloednieuwe tijdschrift Nature Ecology & Evolution.

Die citroenzuurcyclus, die opgeslagen koolwaterstoffen omzet in CO₂ en chemische energie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP), vormt al miljarden jaren een essentieel onderdeel van Aardse levensvormen. Dat hij zo wijd verbreid is, doet al vermoeden dat hij ongeveer even oud moet zijn als het leven zelf. Maar het is lastig te begrijpen hoe het ingewikkelde, door een groot aantal enzymen gekatalyseerde proces ooit vanuit het niets kan zijn geëvolueerd - niet voor niets gebruiken aanhangers van intelligent design dit als argument voor hun stelling dat het leven op iemands tekentafel is ontworpen.

Ralsers hypothese komt er nu op neer dat de cyclus zelfs ouder is dan dat leven, en dat de evolutie alleen maar een bestaand basisconcept hoefde te verfijnen.

Het zou kunnen. Verschillende verbindingen uit de cyclus zijn aangetroffen in een meteoriet, dus kennelijk kunnen die buiten het leven om ontstaan. En eerdere experimenten wijzen uit dat ze in elkaar kunnen overgaan als ze aan intense uv-straling worden blootgesteld terwijl ze op een halfgeleiderdeeltje liggen. De vraag was alleen of je aan één anorganische katalysator genoeg zou hebben voor de hele cyclus - er is wel eens opgemerkt dat zoiets het equivalent van een toverstokje is.

Die katalysator moet dan ook nog in de oersoep hebben gezeten. Vandaar dat Ralser gokte op ijzer(II)ionen en/of zwavelverbindingen als meest waarschijnlijke kandidaten: in sedimenten uit die tijd zijn die in elk geval rijkelijk aanwezig.

Met high-throughputtechnieken heeft hij ongeveer 4.850 verschillende mengsels van citroenzuurcyclus-intermediairen en ijzer- en zwavelverbindingen uitgeprobeerd. Er kwam maar één ‘toverstokje’ uit: S₂O₈^2- oftewel peroxodisulfaat, dat in water opsplitst in twee sulfaatradicalen.

Die radicalen katalyseerden in totaal 24 omzettingen, voldoende om een keten in elkaar te zetten die maar één stap te kort komt om een complete cyclus te zijn. Hij is dus wat minder uitgekookt dan de echte citroenzuurcyclus, maar efficiënt genoeg om geloofwaardig te zijn.

Met ijzersulfide erbij als cofactor gaat het harder en verandert de route een beetje, zodat hij nog meer op de huidige citroenzuurcyclus inclusief glyoxylaatshunt gaat lijken.

Ralser redeneert nu dat een complete cyclus niet nodig is zolang er voldoende verse grondstoffen aanwezig zijn in je leefomgeving. Toe er eenmaal enzymen waren geëvolueerd, ontstond er vanzelf eentje die de kring sloot en zo het systeem perfectioneerde.

bron: The Francis Crick Institute