In de Paradisolezingen 2017 nemen topwetenschappers ons met zevenmijlslaarzen in acht stappen mee door de levensloop van de aarde. Van de Oerknal naar de elementaire bouwstenen van het heelal, van complexe moleculen tot het eerste leven, van aap tot mens tot homo technologicus, en uiteindelijk tot kunstmatige intelligentie. De serie behandelt in vogelvlucht het ontstaan van leven in ons heelal en ‘de evolutie van alles’.

Op zondag 12 maart 2017 houdt Prof. dr. Marileen Dogterom de derde lezing in de serie Paradisolezingen Leven in ons heelal getiteld het simpelste leven.

Als je met een microscoop inzoomt op het leven om ons heen, dan ontdek je dat de basiseenheid van het meeste leven de cel is. Mensen bestaan uit heel veel verschillende gespecialiseerde cellen, maar er zijn ook veel simpelere vormen van leven – zoals bacteriën en gist – die uit slechts één enkele cel bestaan. Nog verder inzoomend, kom je tot de ontdekking dat een cel is opgebouwd uit een rijk scala aan macromoleculaire nano-machines die tot verbluffend mooie en complexe dingen in staat zijn: de synthese van ATP, het bouwen van mechanische structuren, het kopiëren van DNA, enzovoort.

Maar hoe werkt dit alles nu samen om het leven van een cel mogelijk te maken? Welke componenten zijn minimaal nodig en hoe ziet de meest simpele vorm van een autonoom levende cel eruit? We kunnen inmiddels prachtige filmpjes maken van hoe het binnenste van een cel er uitziet, maar op deze basale vragen hebben we nog geen antwoord.

De informatie die nodig is om de macromoleculen van de cel te maken is genetisch gecodeerd op het DNA, en sinds het begin van deze eeuw kennen we deze code precies – voor de mens en ook voor een flink aantal andere, simpeler, organismen. Dankzij het recente werk van Greg Venter en anderen weten we bovendien dat je het genoom van een bestaande eenvoudige cel drastisch kunt reduceren zonder dat de cel doodgaat.

De tijd lijkt dan ook rijp om deze top-down-aanpak om te keren en te vragen: is het mogelijk een minimale levende cel via een bottom-up-strategie te bouwen op basis van een beperkt aantal bekende componenten? Het bouwen van een synthetische cel zal ons helpen antwoord te geven op een van de meest fundamentele vragen in de wetenschap: hoe werkt het leven? Op basis van verkregen inzichten kunnen we daarnaast mogelijk ook tot nieuwe toepassingen komen op het gebied van voedsel, gezondheid, duurzaamheid. Fysici, chemici en biologen werken gezamenlijk aan deze ambitie, en in deze lezing zal een aantal voorbeelden worden gegeven van de eerste succesjes.

Marileen Dogterom is opgeleid als natuurkundige, en is hoogleraar aan de Technische Universiteit Delft en de Universiteit Leiden. Zij is voorzitter van de jonge afdeling Bionanosience bij de Faculteit Applied Sciences in Delft waar een kleine 20 onderzoeksgroepen op het grensvlak van natuurkunde en biologie werken aan fundamenteel begrip van het leven op de moleculaire en cellulaire schaal. Tevens leidt zij een nationaal consortium gericht op het bouwen van een synthetische cel.