Onderzoekers zijn het erover eens dat het leven dat wij kennen op aarde is ontstaan. Voordat het leven ontstond was er een wereld nodig met water, een beschermende atmosfeer en voldoende energie.
De eerste anderhalf miljard jaar waren cruciaal voor het ontstaan van leven. Verwering, sedimentatie, vulkanisme en wellicht het ontstaan van platentektoniek hebben geleid tot de juiste omstandigheden voor leven om te ontstaan.
Het leven ontwikkelde zich rond bepaalde groepen mineralen en moleculen, zoals koolwaterstoffen. Maar met welke begon het precies en waarom? Waren deze stoffen voor handen in de oceanen – de oersoep? Waarom ontstonden ze?
Zelfreplicatie, metabolisme en compartimentering zijn de kern van de definitie van “leven”. Levende systemen kunnen zichzelf kopiëren, energie en materie omzetten, en ze schermen zich af van hun omgeving. Ook is beweging van groot belang. Deze levensechte functies verschenen mogelijk al in een levenloze omgeving.
Evolutie volgens Darwin is een continue cyclus van replicatie en daarbij optredende mutaties. Foutjes tijdens de replicatie geven een systeem onbedoeld effectievere of minder effectieve eigenschappen. Sommige eigenschappen blijven behouden, andere verdwijnen. Door deze selectie zullen individuele systemen ontstaan die nieuwe eigenschappen en functies hebben.
Op een gegeven moment is de chemie overgegaan in biologie. Wellicht ontwikkelde een chemisch bolletje zich tot een oercel met eigenschappen van leven. Of ontwikkelden de eigenschappen van leven zich juist in een gesteenteporie? Hoe kwamen alle processen bij elkaar die tot leven leidden?
Het leven wordt bepaald door de omgeving waarin het zich bevindt, zowel het lokale milieu, als de hele planeet. Maar het leven heeft ook grote invloed op lokale milieus en zelfs de werking van de planeet.
De scheiding tussen genotype en fenotype markeert een belangrijke fase in de ontwikkeling van het leven. Het geeft evolutie meer mogelijkheden met behulp van mutaties en omgevingsfactoren om uitvindingen te doen.
Alle levensvormen die we nu kennen hebben in wezen dezelfde biochemie, gebaseerd op DNA, RNA en een grote groep eiwitten. Maar waarom die? Er zijn vele andere sets van eiwitmoleculen denkbaar die niet gebruikt worden. Hoe komt dat?
De eerste levende cellen noemen we prokaryoten. Ze hebben geen celkern, dus het oer-DNA zweeft gewoon los in de cel. Wat waren de stappen die leidden tot zo’n eerste, levende oercel op? En hoe functioneerde die oercel precies?
Uit de enorme verscheidenheid van oercellen (prokaryoten) is waarschijnlijk één keer een eukaryotische cel ontstaan. Die cel had een aparte celkern en ook andere organellen, zoals mitochondriën die de celademhaling regelt. Deze ene cel is de voorouder van al het leven dat we om ons heen kunnen zien: bomen, planten, insecten, dieren en dus ook wij mensen.
In meercellig leven geven cellen hun autonomie geheel of gedeeltelijk op door deel uit te maken van een groter organisme. Hoe komen cellen zover? Hebben ze daar baat bij? En hoe kan het dat de samenwerkingsvorm de nieuwe eenheid wordt die zich repliceert en evolueert?