Ode aan de citroenzuurcyclus
Wie wetenschappen heeft gestudeerd, kent de krebscyclus, de heilige graal van het metabolisme. Biochemicus Nick Lane schreef er een prikkelend en indrukwekkend boek over.
Citroenzuur, C6H8O7, vormt de centrale spil in een proces waarmee een cel voedingstoffen omzet in energie. De Duits-Britse biochemicus en Nobellaureaat Hans Krebs was de eerste die in de jaren 1930 aantoonde dat dit geen lineair maar een cyclisch proces is waarbij uit glucose (in aanwezigheid van zuurstof) energie gegenereerd wordt, naast voorlopers van aminozuren, vetten en andere essentiële cellulaire bouwstenen.
Transformatie
Lane beschrijft in Transformer de citroenzuurcyclus als een rotonde met vele op- en afritten. Elke afslag leidt naar een andere bouwsteen, elke oprit voegt een nieuw noodzakelijk element toe om het proces verder te zetten. Als de cyclus rond is, loopt een energiemolecule (ATP) van de band en begint het proces opnieuw met een verse citroenzuurmolecule. Aan de basis van dat energiegenerende proces ligt de diffusie van elektronen en protonen door biologisch membranen, de essentie van het leven. Het is een wervelwind van chemie en elektriciteit die elke seconde miljoenen keren ronddraait in elke cel van elk organisme.
Transformer is geen gemakkelijk boek, want vol formules en reactieprocessen en complexe gedachtegangen, maar Lane brengt het met brille en enthousiasme wat ook een lezer met roestig geworden chemiekennis meesleept en de krebscyclus in de hersencellen aan het werk houdt. Bovendien verweeft Lane het moleculaire met de levensverhalen van de vele (on)bekende mannen en vrouwen die tot de dag van vandaag dit basisproces van het leven proberen te doorgronden en levert daarmee een knap staaltje wetenschapsgeschiedenis.
Eerste leven
Lane herontdekt het werk van Otto Warburg, Krebs' mentor, die liet zien dat de cyclus ook omgekeerd kon lopen. Warburg werd jarenlang miskend en zelfs tegengewerkt omdat hij meende dat als die terugdraaiende krebscyclus vertraagt of vastloopt, de cel overgaat op vergisting - een idee dat inmiddels empirisch bevestigd werd.
Lane gaat nog een stap verder en denkt dat die terugdraaiende cyclus aan de basis lag van het eerste leven, ontstaan in hydrothermale bronnen op de zeebodem, capabel om levensbouwstenen te produceren (uit CO2 en H2). In de verdere evolutie van het leven beschrijft hij het verband tussen die oercyclus en de fotosynthese, die zorgde voor een zuurstofrijke atmosfeer waarin het omkeren van het proces (nu de 'klassieke' zuurstofgedreven cyclus) evolutionair voordelig was. Metabole processen kunnen dan leiden tot nucleotiden en genen, een idee waarmee de biochemicus de gevestigde kijk op het ontstaan van het leven op zijn kop zet.
De diepe chemie van de krebscyclus ziet Lane niet alleen als de bron van het leven maar ook als de kiem van de dood. Volgens Lane is ons begrip van ziekte, net als van gezondheid, vervormd door een fixatie op genen en hun mutaties. Hij speculeert dat de sleutel tot veroudering, kanker en veel andere ziekten ligt in een omgekeerde krebscyclus waarin mitochondriën (net zoals de oeroude bacteriën) van energieproductie overschakelen op biosynthese.
Zo is dit een boek vol grote ideeën, vaak gedurfde staaltjes lateraal denken. Lane verwacht niet over de hele lijn gelijk te krijgen, wetende dat falende hypothesen ook leiden tot kennis. Zijn veeleisend en uitdagend boek is een uitnodiging tot meedenken.