Californische chemici hebben een alternatief voor de citroenzuurcyclus bedacht dat functioneert in oersoep. Misschien is het échte leven vier miljard jaar geleden ook wel zo begonnen, schrijven ze in Nature Communications.

Die citroenzuurcyclus speelt een centrale rol in de energievoorziening van zo’n beetje alle hedendaagse aerobe organismen. Maar hij vertrouwt op enzymen als katalysator. En die enzymen gelden als product van het leven en kunnen dus niet in de oersoep hebben gezeten vóórdat dat leven ontstond.

Ramanarayanan Krishnamurthy en collega’s van het Scripps-instituut hebben al meer ‘prebiotische’ alternatieven voor de huidige biochemie bedacht. Dit keer presenteren ze hun meest ambitieuze stunt tot nu toe: een alternatief voor de citroenzuurcyclus waaraan ongeveer dezelfde eenvoudige organische verbindingen te pas komen, en vergelijkbare chemie. Alleen lijken er in het geheel geen katalysatoren voor nodig te zijn.

Het gaat over twee gekoppelde cycli: een malonaatcyclus en HKG-cyclus waarbij HKG staat voor 4-hydroxy-2-ketoglutaraat. Allebei worden ze gevoed door glyoxylaat, zo’n beetje de eenvoudigste stof die je in zo’n cyclus kunt bedenken. Als oxidator dient waterstofperoxide. Verder zit er één gemeenschappelijke stof in beide cycli: oxaalacetaat, dat ontstaat door respectievelijk 3-carboxyoxaalacetyaat en malaat te regenereren.

In een bekerglas kunnen beide cycli naast elkaar functioneren, bij pH 7 en temperaturen van maximaal 50 °C - de meeste onderdelen werken bij 23 °C al. Welke cyclus als eerste op gang komt, hangt daarbij vooral af van de vraag of je eerst je glyoxylaat aan het oxaalacetaat toevoegt, of met H₂O₂ begint.

En net als bij de huidige citroenzuurcyclus kun je intermediairen uit de cycli als het ware aftappen om bijvoorbeeld aminozuren te maken. Als voorbeeld noemen de auteurs de vorming van asparaginezuur uit malonaat, glyoxylaat en ammoniak.

Ze kunnen zich goed voorstellen dat de aanmaak van bouwstenen voor leven op een dergelijke manier is begonnen, en dat daarna de abiotische stappen geleidelijk werden vervangen door geavanceerdere enzymgekatalyseerde alternatieven.

bron: Scripps