ScienceGuide staat voor verdieping. Dit is het platform waar de actualiteit en achtergrond elkaar ontmoeten op een inhoudelijke en doordachte wijze. Onder het uitklapteken vind je dus een toelichting, geheugensteun of voetnoot die de redactie of de auteur toevoegt. Dit doen wij om ervoor te zorgen dat wij in onze artikelen grondig en gedetailleerd in kunnen gaan op belangrijke details, zonder de lezer kwijt te raken.
‘Wanorde’ scheidt bacterie-DNA
Nieuws |
de redactie
10 augustus 2006 | Entropie, de ‘wanorde’ in een systeem, speelt een grote rol bij de scheiding van gekopieerd DNA in de celdeling van bacteriën. Dit ontdekte het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica in Amsterdam. Tot nu toe werd er vanuit gegaan dat ook bij bacteriën een moleculaire machine een rol speelt, net als bij complexere organismen. Dat entropie een rol speelt werpt nieuwe licht op de evolutie en de ontwikkeling van het eerste leven.
Tijdens de celdeling verdubbelt het DNA eerst, waarna de twee identieke strengen ruimtelijk van elkaar gescheiden worden. In complexe organismen, zoals planten en dieren, zorgt een moleculaire machine, de mitotische spoel, voor deze scheiding. Celbiologen gingen er tot nu toe vanuit dat in bacteriën ook een actief mechanisme moet zijn.
De FOM-onderzoekers testten door middel van computersimulaties de alternatieve hypothese dat entropie een rol speelt. Entropie, een van de basisdrijfkrachten in de natuur, is een maat voor het aantal toestanden dat een systeem kan aannemen onder de heersende omstandigheden, de ‘wanorde’ in een systeem. Ieder systeem streeft naar een toestand van maximale entropie. Het verrassende resultaat van de computersimulaties was dat de verdubbelde DNA-ketens spontaan ontmengden en ieder een helft van dit volume in beslag namen. De afstotende kracht tussen de ketens, die in een vrije ruimte te verwaarlozen is, blijkt in een extreem kleine ruimte voldoende groot om voor ontmenging te zorgen.
Dat een zichzelf replicerend, ketenvormig molecuul – mits het maar in een voldoende kleine ruimte zit – de scheiding cadeau krijgt van de natuur, biedt mogelijk (speculatieve) implicaties voor het begrijpen van het eerste leven dat op DNA gebaseerd is. Om de theorie experimenteel te bevestigen willen onderzoekers DNA halen uit bacteriën om dit te observeren in microkanalen. De onderzoekers publiceren de resultaten op 15 augustus 2006 in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
