Project 9: Hoe vergroot je de “evolueerbaarheid” van scheikundige systemen?

Onderzoekers hebben al vaker uit vrij eenvoudige organische moleculen scheikundige systemen ontwikkeld die zichzelf kunnen kopiëren. Eén zo’n systeem vertoonde recentelijk een soort primitieve basis-evolutie volgens de principes van Darwin (dus: waarbij selectie en vermenigvuldiging al beginnen te werken).

Onderzoekers hebben al vaker uit vrij eenvoudige organische moleculen scheikundige systemen ontwikkeld die zichzelf kunnen kopiëren. Eén zo’n systeem vertoonde recentelijk een soort primitieve basis-evolutie volgens de principes van Darwin (dus: waarbij selectie en vermenigvuldiging al beginnen te werken). Maar het ontstaan van het leven vraagt om meer dan alleen een eenvoudige, vroege vorm van evolutie. Met andere woorden: het is niet genoeg dat systemen zich een beetje kunnen vermenigvuldigen en variëren.

Een delende cel. Credits: Markus Mund & Philipp Hoess / EMBL

De “evolueerbaarheid” van zelfreplicerende systemen moet namelijk steeds groter worden: ze moeten steeds beter in staat worden om nieuwe, complexere vormen te ontwikkelen. Uiteindelijk moet die evolutie oneindig doorgaan met steeds nieuwe mogelijkheden, zonder dat het systeem snel vastloopt of stopt met veranderen. Anders gezegd: evolutie moet een ‘open einde’ hebben.

Dit project onderzoekt met experimenten hoe de “evolueerbaarheid” van scheikundige systemen vergroot kan worden. Daarbij kijken onderzoekers naar een balans tussen twee dingen: hoeveel ruimte er is om nieuwe eigenschappen te ontstaan (variatie) en hoe precies systemen zichzelf kunnen kopiëren. Te weinig variatie betekent dat er geen nieuwe, betere eigenschappen ontstaan terwijl te veel fouten bij het kopiëren leidt tot verlies van nieuwe eigenschappen.

Het project zoekt dus naar een “Goldilocks zone” met genoeg variatie maar weinig fouten, zodat systemen kunnen evolueren én hun eigenschappen kunnen behouden.