‘Ik denk dat de hele campus me heeft horen schreeuwen’

Als iemand zich laat leiden door haar nieuwsgierigheid, dan is het Nathalie Katsonis wel. Bestuurde de Frans-Griekse chemicus tien jaar geleden nog de nanoauto’s waar collega-wetenschapper Ben Feringa een Nobelprijs voor kreeg; nu zit ze ondergedompeld in buitenaardse olie. In 2024 deed de onderzoeker daarmee een bijzondere ontdekking over het ontstaan van leven op aarde.

Katsonis is hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Groningen. Ze heeft haar onderzoeksgroep Actieve Moleculaire Systemen genoemd. “Dat is zo algemeen, daar past alles wat we doen in”, zegt de chemicus. Dat is maar goed ook, want Katsonis heeft een hekel aan zich vervelen. “Als ik het gevoel heb niet verder te kunnen groeien of ergens geen voldoening meer uithaal, ga ik liever iets anders doen dan dat ik mezelf forceer om door te gaan. Het is beter om je angst opzij te zetten en vooruit te bewegen.”

Buitenaardse olie

En zo kwam het dat Katsonis tijdens de eerste lockdown van de coronapandemie verveeld thuis zat en besloot in het ontstaan van leven te duiken. Het viel haar op dat er veel ideeën zijn over de eerste eiwitten en het eerste erfelijke materiaal. Deze moleculen, die cruciaal zijn voor leven, zouden opgesloten hebben gezeten in druppeltjes van lipiden. Dat zijn langwerpige vetten of vetachtige moleculen. Celmembranen bestaan vandaag de dag ook uit lipiden. “Wetenschappers gaan er vaak maar gewoon van uit dat die lipiden er al waren toen de eerste cellen zich vormden”, zegt Katsonis. “Maar waar kwamen ze dan vandaan? Chemisch gezien ontstaan ze helemaal niet zo gemakkelijk.” Lipidenliteratuur bleek er nauwelijks te zijn. Het is een van de grote geheimen die het eerste leven op aarde bij zich draagt.

Het raadsel zette Katsonis aan het denken. De prebiotische aarde, dus voordat leven bestond, was volledig bedekt met water. “Wat veel mensen niet weten, is dat op al dat water oceanen van olie dreven”, vertelt de hoogleraar. Die olie was ooit meegebracht door meteorieten. “Het bracht me op een idee. In de atmosfeer zat destijds geen zuurstof, maar in watermoleculen wel. De zon scheen volop en is een bron van energie. Zou het kunnen dat de zuurstofatomen uit het water, onder invloed van zonlicht, een chemische reactie zijn aangegaan met de olie op het wateroppervlak? En dat op die manier de eerste lipiden zijn ontstaan?”

Katsonis besloot de reacties in haar lab te gaan nabootsen. Had dan echt niemand dat tot nu toe geprobeerd? “Jezelf dat afvragen, is bewijs voor een goed idee”, zegt Katsonis. “Decennia geleden hebben wetenschappers weleens met olie en lipiden geëxperimenteerd in deze context, maar tegenwoordig is onze analysetechnologie veel beter. We kunnen piepkleine hoeveelheden van een stof detecteren.” En dat is precies waar Katsonis en haar team in slaagden. Ze wisten lipiden te maken op een manier die overeen kan komen met hoe de eerste lipiden op aarde zijn ontstaan. Dat deden de onderzoekers door een dunne laag olie te bestralen. Ook die olie was afkomstig van meteorieten, net als de olieoceanen miljarden jaren geleden. De publicatie van het onderzoek is in de maak. “Op wetenschapsconferenties merken we dat mensen het heel gaaf vinden.”

Cruciale dag

Katsonis is regelmatig op zulke conferenties. Organisaties nodigen haar graag uit om te komen spreken. Ze lacht. “Ik switch nogal eens van onderzoeksfocus. Daardoor weet niemand van tevoren waar die aan toe is. Het is een verrassing waar mijn presentatie over zal gaan, maar interessant is het altijd.”

Ruim twintig jaar geleden, toen ze aan haar promotieonderzoek werkte in Frankrijk, kreeg ze een van haar eerste uitnodigingen. Chemicus Ben Feringa, hoogleraar aan de Rijksuniversiteit Groningen, bracht met zijn onderzoeksgroep een werkbezoek aan Parijs. Hij had Katsonis gevraagd om over haar werk te komen praten. Die dag, in de lente van 2004, is misschien wel de belangrijkste uit Katsonis’ leven. “Ben geloofde eerder in mij dan dat ik in mezelf geloofde. Hij bood me een baan aan als postdoc in Groningen.” Ze vervolgt: “Maar dat is pas het begin. Ik ontmoette die dag ook de mensen die later mijn beste vrienden werden.” Een van hen was de Slowaakse PhD-student Tibor Kudernac. “Ik geloof hem niet, maar Tibor beweert dat hij daar, tijdens mijn presentatie, voor me is gevallen.” Ze werden een stel en hebben inmiddels drie kinderen. “En twee katten!”

Ongelukkig

Na haar postdoc ging Katsonis terug naar Frankrijk. Ze had een baan aangeboden gekregen als onderzoeker bij de Franse overheidsorganisatie voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek (CNRS), een van de meest prestigieuze plekken om te mogen werken. “Ik ben nog nooit zo ongelukkig geweest”, vertelt Katsonis. “Met die baan liet ik de droom van mijn moeder uitkomen, maar niet die van mij.” Ze kreeg depressieklachten. “Pas bij het CNRS realiseerde ik me hoe fijn het was geweest in Bens groep. Niets van wat ik in Groningen had ervaren, vond ik in deze baan terug. Ik miste de studenten, de diversiteit in culturen, de nieuwsgierigheid naar elkaar. Het is ongewoon als je zo’n gewilde positie mag bekleden, maar ik besloot te stoppen.”

“En dat is het tweede grote ding dat Ben voor ons heeft gedaan”, vervolgt Katsonis. “Ik belde hem op en vertelde dat ik ontslag had genomen, dat Tibor en ik niets hadden, geen baan en geen plan.” Ze is zichtbaar geëmotioneerd. “Ben zei: ‘oké, kom terug naar Groningen. Ik ga jullie helpen.’” Het duo was bereid aan wat dan ook te werken. Gelukkig had Feringa nog wel wat op de plank liggen. Niet veel mensen wilden ermee aan de slag, want het was een uitdagend onderwerp dat specifieke technologische kennis vereiste. “Die hadden Tibor en ik. En dus gingen we in 2008 met de nanoauto aan de slag. Nou, dat is goed afgelopen!”

Hoe zat het ook alweer met die nanoauto? Een nanomachine bestaat uit een molecuul dat in beweging komt door een prikkel, zoals licht of elektriciteit. Het molecuul beweegt bijvoorbeeld als scharnier of propeller, gaat open en dicht als een poort of werkt als een schakelaar. In 2011 bouwde Feringa met de hulp van Katsonis en andere collega’s een nanoauto die bestaat uit een molecuul met vier los van elkaar bewegende delen, de ‘wielen’. Onder invloed van elektronen kan het wagentje over een oppervlak rijden. “Tibor is de eerste persoon die een nanoauto heeft zien bewegen”, vertelt Katsonis. Dat gebeurde in Zwitserland, waar ze de juiste apparatuur hadden om het minuscule molecuul vast te leggen. “Nadat hij het vertelde, ben ik meteen het vliegtuig in gesprongen. Ik wilde onze nanoauto ook zien rijden.” Om het te vieren is het stel pizza gaan eten. “Luxer konden we niet betalen, maar het was de beste pizza ooit.”

In de jaren daarna werkte Katsonis bij de Universiteit Twente, waar ze in 2016 promotie maakte tot hoogleraar. Op 5 oktober in datzelfde jaar was ze met Kudernac in overleg, toen een student haar kantoor binnen kwam gestormd. ‘Nathalie! Tibor! Feringa heeft gewonnen!’ riep ze uit. Maakte de student een grap? Onmiddellijk zette Katsonis de uitzending van de Nobelprijsuitreiking aan. Daar was ‘ie, pontificaal op het scherm: de nanoauto. De beelden had Kudernac gemaakt. “Ik denk dat de hele campus me heeft horen schreeuwen”, zegt Katsonis.

Voor altijd naar school

In april 2020, middenin de eerste coronalockdown, verhuisde Katsonis terug naar Groningen. Ze voelt zich er thuis, maar de heropstart was zwaar. Jarenlang werden al haar subsidieaanvragen afgewezen. “Omdat ik niet lang in een onderzoeksniche blijf, weten de mensen die beurzen toekennen me lastiger te vinden”, zegt Katsonis. Het beangstigt haar soms, maar de chemicus blijft liever dicht bij zichzelf dan dat ze haar aanpak wijzigt. “Ik heb met mezelf afgesproken dat ik dingen alleen doe als ze belangrijk of betekenisvol voor me zijn.” Katsonis zette door en het loonde, want tijdens die lastige jaren ontdekte ze de oorsprong van de eerste lipiden op aarde. Het leverde haar begin 2024 de grootste Nederlandse onderzoekssubsidie op: een VICI-beurs van 1,5 miljoen euro. “De pandemie was een rottijd, maar deze ontdekking is een highlight. Voorlopig kunnen we door met het onderzoek.”

Katsonis noemt zichzelf een typische nerd. Ze heeft duizend en een interesses en wil altijd blijven leren. “Vroeger stopte mijn oma me weleens wat zakgeld toe. Ik kocht er geen snoep of speelgoed van, maar boeken.” Voor lezen heeft ze tegenwoordig minder tijd dan ze zou willen, maar als het even kan, duikt ze in het leven van een ander via een biografie, laatst nog die van Marie Antoinette en Napoleon. “En als ik ga hardlopen, luister ik naar podcasts over totaal andere vakgebieden dan het mijne. Op dit moment leer ik alles over neuropsychologie. Het is superingewikkeld, heerlijk.”

Als haar kinderen thuiskomen van school en ze hebben huiswerk bij zich, is Katsonis weleens jaloers. “Vroeger maakte ik posters en presentaties over onderwerpen die me interesseerden. Daar moesten mijn docenten dan naar luisteren, tegen wil en dank.” Katsonis was zo gelukkig op school, dat ze altijd is gebleven. “Professor zijn is de perfecte smoes om je tijd op school te kunnen verlengen tot aan je pensioen.”