Binnenkort starten de eerste postdocs hun onderzoek naar het ontstaan van leven binnen het virtuele Origins Center. Maar er is meer nodig om de oorsprong van het leven op te helderen.

Hoe leven in het heelal ontstond, houdt denkers sinds mensenheugenis bezig. Ook in de Nationale Wetenschapsagenda was het weer een belangrijk thema. Naar aanleiding daarvan verenigden tientallen Nederlandse natuurwetenschappers zich in een virtueel centrum, dat met veel enthousiasme alle vragen rond het ontstaan, functioneren en de toekomst van leven op en rond de aarde wil beantwoorden.

Experts van verschillende disciplines, van negen Nederlandse universiteiten, sloten zich aan, zowel astronomen, aard- en planeetwetenschappers, biologen, chemici, fysici als wiskundigen. Ook een medisch centrum en enkele onderzoeksinstituten zijn betrokken. Samen formuleerden zij vijf hoofdvragen (zie kader onderaan dit artikel). De Rijksuniversiteit Groningen nam de coördinatie op zich van de virtuele onderzoeksinstelling die zich vormde, het zogenoemde Origins Center.

Afgelopen zomer zegde onderzoeksfinancier NWO een startsubsidie van € 2,5 miljoen toe. Hiermee kan het Origins Center de komende drie jaar enkele postdocs prangende deelvragen op het gebied van de herkomst van leven in het universum laten onderzoeken.

Grote belangstelling

RUG-medewerker Jan-Willem Mantel coördineert het Origins Center. ‘We zijn juist klaar met de selectie van kandidaten voor de postdoc-posities’, vertelt hij. ´We starten met postdocs, ervaren onderzoekers die al in staat zijn zelfstandig de eerste stappen te zetten en het Origins Center te dragen en mee vorm te geven. De belangstelling voor deze posities is heel erg groot, zowel van kandidaten als van onderzoeksgroepen die een goede thuisbasis voor de postdocs zouden kunnen bieden. Er zijn meer goede plannen dan wij in dit stadium kunnen laten uitwerken. Kandidaten mochten zelf het onderwerp indienen dat zij willen onderzoeken en waar dat in hun ogen het beste kan. Mantel: ‘Het leidde tot een complexe selectie, die uiteindelijk resulteerde in de gewenste spreiding over disciplines en instituten, met veel inhoudelijke dwarsverbanden.’

‘We moeten een efficiënte gemeenschap creëren die resultaat oplevert’

Door de start met een beperkt aantal postdocs, zijn in eerste instantie slechts enkele onderzoeksgroepen dagelijks betrokken. ‘Wij moeten met vijf concrete projecten een gemeenschap creëren die in staat is langlopende multidisciplinaire inspanningen te leveren’, beseft Mantel. ´Voor werkelijke antwoorden moeten we aan de slag met een langer tijdspad dan drie jaar. Dit gaat enorm veel tijd en inzet vergen. Er is financiering voor community building en verbinding met maatschappelijke partijen. Met de uitvoering van de postdoc-projecten brengt ons dat in een positie waarin we op een geloofwaardiger manier aanspraak kunnen maken op grotere geldbedragen.´

Multischaal-modellen

Mathematisch bioloog Roeland Merks van het Centrum Wiskunde & Informatica in Amsterdam en de Universiteit Leiden raakte tijdens de verkennende workshops enthousiast over het Origins Center. ‘Door het open karakter en de brede gemeenschap zie ik heel goede mogelijkheden tot samenwerking. Ik hoop dat we over een jaar de eerste resultaten daarvan kunnen laten zien en dat het nieuwe kabinet volgende stappen in de financiering zet.’

Bij Merks start komend jaar een van de eerste postdocs aan onderzoek met dynamische modellen aan evolutionaire schaaltransities, bijvoorbeeld van moleculair netwerk naar cel of van cel naar organisme. ‘We volgen de systeembiologische aanpak, waarbij we de modellen voortdurend verbeteren door experimenten te vergelijken. Daar komt data-analyse bij kijken, maar het gaat niet om het genereren van veel data. We gebruiken de dynamische modellen om inzicht te krijgen in hoe we het beste de sprongen kunnen maken tussen de verschillende schaalgroottes, die we binnen het multidisciplinaire onderzoek op alle vlakken tegenkomen, of het nu van molecuul naar cel is of van planeet naar planetenwolk.’

Focus

Voor fysisch organisch chemicus Wilhelm Huck in Nijmegen is het Origins Center niet het enige consortium waarin hij zich buigt over de reactienetwerken, die misschien een rol speelden bij het ontstaan van leven.‘Er zijn internationaal meerdere initiatieven op dit gebied, geleid vanuit ondermeer de VS en Duitsland.’ Zo is Huck sinds enkele jaren betrokken bij de Simons Collaboration on the Origins of Life. Ook dat is een grote, multidisciplinaire groep van wetenschappers. ‘Daar heb ik gemerkt dat onderzoekers zich eerst een tijdje in de materie moeten verdiepen, voordat ze goed weten hoe zij er hun bijdrage aan kunnen leveren. Want het vergt keuzes in je onderzoek. Op zich kun je de vraag vanuit vele invalshoeken benaderen. Maar het eindpunt is vrij dwingend. Zo speelt al het leven zoals wij dat kennen zich af in een waterige omgeving. Als je als chemicus gewend bent om te werken in chloroform, is dat iets om rekening mee te houden.’

Ondanks een veel kapitaalkrachtiger internationale competitie met voorsprong, vindt Huck het verstandig dat de Nederlandse wetenschap sterk inzet op het Origins Center. ‘Zowel in de systeemchemie als in de astronomie, kan Nederland topwetenschappers op de been brengen die hierin het verschil kunnen maken. Ik zou zeggen: focus op deze kwestie!’

Dat betekent volgens Huck dat het kabinet substantieel meer geld moet besteden aan dit deel van de Nationale Wetenschaps-agenda. ‘Het is mooi dat je veertig onderzoeksgroepen weet te interesseren, maar als het vervolgens blijft bij een paar plekken voor postdocs, zal het enthousiasme net zo snel weer verwateren. Dat zou ik jammer vinden.’

• Origin and co-evolution of earth-like planets and life richt zich op het verzamelen en integreren van data uit astronomie, astrobiologie, (micro)biologie, chemie en aardwetenschappen. Het doel is te komen tot een startpunt en de samenstelling van het eerste leven op aarde, eerste levensvormen en hun metabolisme te identificeren, inclusief de sporen die zij achterlieten op aarde en mogelijk ook op andere planeten.
• Predicting evolution richt zich op het bepalen van factoren en modellen ontwikkelen die kunnen voorspellen hoe organismen zich aan een veranderende, toekomstige omgeving aanpassen.
• Building and directing life from molecule to biosphere richt zich op het bouwen van leven uit synthetische en/of biomoleculen, en daarop voortbouwend het beter sturen, repareren of herontwerpen van levensprocessen of ecosystemen.
• Finding extraterrestrial life richt zich op het bepalen en leren detecteren en herkennen van chemische markers voor leven op planeten waar klimatologische en geologische omstandigheden afwijken van die op aarde.
• Bridging long temporal and spatial scales ontwikkelt de mathematische modellen en informatica die nodig is om de vragen samenhangend te beantwoorden. De chemische, biologische en (astro)fysische observaties en simulaties uit de eerste vier hoofdthema’s zullen datastromen genereren die voor zinvolle interpretatie van de integratie van tijdschalen, van nanoseconden tot miljarden jaren, en afstanden, van nanometers tot lichtjaren, zullen vergen.