Een onderzeese microbe heeft geleid tot het postulaat van een nieuwe, thermodynamische evolutietheorie die de bestaande theorieën verenigt.

Onderzoekers aan de Penn State ontdekten een microbe die koolmonoxide omzet in methaan en azijn. Ze lieten zich hierdoor inspireren tot een nieuwe evolutietheorie, gebaseerd op de thermodynamica.

De theorie zal in juni in Molecular Biology and Evolution verschijnen.

Tot voor kort bestonden er twee gangbare theorieën over het evolutievraagstuk: de heterotrofe en de chemoautotrofe theorie. De heterotrofe evolutietheorie gaat uit van een oersoep van simpele moleculen die onder invloed van licht en bliksem tot primitieve levensvormen reageerden. Probleem was echter de enorme variëteit en complexiteit van de organische moleculen die spontaan gevormd zouden moeten worden. De chemoautotrofe theorie berust op het idee dat primitieve levensvormen zelf, mogelijk in combinatie met katalytisch ijzer en zwavel, de eerste biochemische moleculen vormden. Het grote aantal stappen in de biochemische cycli en de structurele complexiteit van de benodigde enzymcomplexen vormen echter obstakels in deze theorie.

Bestudering van een zeer oude microbe in een zuurstofvrij , koolmonoxiderijk milieu, leidde tot de ontdekking dat deze microbe niet alleen methaan produceert, maar ook acetaat. Hij doet dit onder andere met de enzymen Pta, fosfotransacetylase, en Ack, acetaatkinase. In de aanwezigheid van mineralen met ijzersulfides zou dit acetaat eenvoudig om kunnen worden gezet in een acetaatthioester. Een ‘protocel’ aan een mineraaloppervlak met primitieve vormen van beide enzymen, zou dit derivaat weer om kunnen zetten in acetaat en uit dat proces energie kunnen halen in de vorm van ATP. De Ack enzymen katalyseren de synthese van ATP namelijk en zo zou de eerste metabolische cyclus zijn ontstaan.

De hypothese van de onderzoekers is dat de productie van energie de eerste stap in de evolutie was en dat vervolgens koolstoffixatie optrad. In hun publicatie stellen ze ook een mechanisme voor van de ontwikkeling van de protocel tot een vrij levende cel.

Bron: Persbericht Penn State, 12 mei 2006