Groots bouwen met de kleinste onderdelen. Wetenschappers bewegen moleculen richting leven. Maar wat beweegt hen? Deze aflevering: Evan Spruijt.
Vroeger bouwde Evan Spruijt graag met Lego. Nu doet hij dat met moleculen. “Eigenlijk zijn moleculen net mensen”, vertelt de chemicus. “Ze trekken elkaar aan, stoten elkaar af en soms leidt een confrontatie tot ontploffing. Hoe complexer het bouwwerk, hoe menselijker de moleculen worden.” Dat Spruijt toch liever onderzoek doet naar chemische bouwstenen dan naar mensen, ligt aan een cruciaal verschil. “Moleculen gedragen zich tenminste”, zegt hij met een glimlach. Spruijt houdt wel van die voorspelbaarheid. Op moleculen kan hij rekenen.
Spontane samenkomst
De chemische bouwwerkjes die Spruijt met zijn onderzoeksgroep bij de Radboud Universiteit maakt en bestudeert, bestaan uit samenplakkende moleculen die spontaan bij elkaar komen in kleine druppeltjes. “Net zoals olie niet met water mengt, zijn er ook andere moleculen die niet van nattigheid houden. Daarom zoeken ze elkaar in een waterige omgeving op en vormen ze een druppel. Zo heeft ieder molecuul zo min mogelijk water om zich heen.” Spruijts druppeltjes zijn ongeveer zo groot als een cel. “Onder de microscoop zie je dat ze allerlei stoffen in zich opnemen, zoals suikers, vetten en (stukjes van) eiwitten. Wij onderzoeken of onze druppeltjes stoffen kunnen opnemen die vervolgens met elkaar reageren tot interessante nieuwe verbindingen. Misschien zelfs verbindingen die de druppeltjes tot leven kunnen brengen.”
Ik heb geen idee hoe mijn carrière eruit had gezien als ik dat zijpaadje niet in was gewandeld
Het idee van levende druppeltjes komt niet uit het niets. Kleinere versies van Spruijts druppels komen namelijk voor in cellen. Sommige daarvan hebben een functie, maar voor andere hebben onderzoekers nog geen taak gevonden. Wat die druppeltjes daar doen, weet dus niemand precies. “Dat ze desondanks nog steeds in onze cellen zitten, kan een aanwijzing zijn dat ze er al heel vroeg waren”, vertelt Spruijt. “Leven kon ooit ontstaan, omdat een specifieke verzameling moleculen op precies het goede moment bij elkaar kwam. Wetenschappers vermoeden dat de druppeltjes daar een rol bij hebben gespeeld.”
Van de micel in de drup
Dat Spruijt vandaag de dag als universitair hoofddocent in Nijmegen werkt, heeft hij te danken aan een gebeurtenis die menig onderzoeker liever voorkomt: hij raakte afgeleid. Nietsvermoedend begon de net afgestudeerde chemicus in 2008 aan zijn promotieonderzoek in Wageningen. Micellen was het onderwerp. Dat zijn minuscule bolletjes die bijvoorbeeld ontstaan als je afwasmiddel in water giet. De zeepmoleculen vormen een micel en sluiten daarin vetdeeltjes op. “Ik vroeg me af of je ook micellen kunt maken van andere soorten moleculen. In een ander jasje kun je namelijk andere deeltjes opsluiten, bijvoorbeeld geladen metalen. Mogelijk konden we dit soort micellen vervolgens gebruiken om antibacteriële spray te maken, of contrastvloeistof om te drinken voor een MRI-scan.”
Enthousiast begon Spruijt aan zijn eerste week. “Toen ik de literatuur in dook om meer over de moleculen te leren, las ik dat je ze zo kunt bewerken dat ze geen micellen vormen, maar alsmaar groter wordende druppeltjes. Coacervaten heten ze.”
“Ik heb na die eerste week geen micel meer gezien”, vervolgt Spruijt. Hij besloot zijn nieuwsgierigheid achterna te gaan. “Ik heb van alles aan de coacervaten onderzocht, van eigenschappen tot materialen die je ermee kunt maken. Dat kon prima, want het leek erop dat niemand anders met de druppeltjes bezig was.” Dat is niet omdat niemand ze kende. Coacervaten kregen hun naam al in de jaren 20 van de vorige eeuw. De druppeltjes spelen een hoofdrol in een van de bekendste theorieën over hoe leven zou zijn ontstaan: die over de oersoep. In deze theorie zijn coacervaten de voorlopers van cellen.
Levendig bewijs
Na de jaren 30 ging de interesse in de druppeltjes liggen. Een kleine eeuw later, toen Spruijt midden in zijn PhD zat, werd die stilte doorbroken. “Een onderzoeksgroep in Duitsland had laten zien dat coacervaten in cellen voorkomen. Dat bewees dat ze daadwerkelijk een rol spelen in de biologie. Die vondst gaf mijn onderzoek opeens relevantie, een connectie met leven.” De druppeltjes kwamen weer in de spotlights te staan. “Nu word je ermee doodgegooid, op een goede manier dan.”
Het is te merken dat Spruijt graag over ‘zijn’ druppeltjes vertelt. Hij leeft ervan op. “Ons onderzoek kan de wetenschap een stapje dichter naar het antwoord brengen op misschien wel de allergrootste vraag: hoe is leven ooit ontstaan? Er is een reden voor dat die druppeltjes vandaag de dag nog in onze cellen zitten. Het geeft aan dat ze moleculair gezien nut hebben, of hebben gehad. Die kennis helpt ons begrijpen hoe het leven vandaag de dag werkt. Ik vind het geweldig dat die factoren in mijn onderzoeksgroep bij elkaar komen. Dat heeft een groot verschil gemaakt voor me.”
Hij vervolgt: “Ik wil er wel bij zeggen dat ik geluk heb gehad. Ik liet me destijds afleiden en dat pakte toevallig goed uit. Ik heb geen idee hoe mijn carrière eruit had gezien als ik dat zijpaadje niet in was gewandeld.”
Gesloten gefrustreerd
Wetenschapper was Spruijt waarschijnlijk sowieso geworden. Hij verliest zichzelf het liefst in nieuwe ideeën. “Ik ben dol op onderzoek. Het is heerlijk om een vonk aan inspiratie te voelen en daar vervolgens al je aandacht op te storten.” De chemicus praat vervolgens graag met andere onderzoekers over zijn ideeën en vondsten. “Als een experiment net gelukt is, wil je dat gewoon delen. Bovendien levert open discussiëren over je activiteiten de leukste gesprekken op. Een ander ziet soms details die je zelf gemist had. Zo vul je elkaar aan.”
Spruijt merkt in de praktijk dat lang niet iedereen zo open is. Dat frustreert hem. “Veel onderzoekers zijn nogal terughoudend in wat ze delen. Wetenschap is voor een deel competitief. Er bestaat een kans dat iemand anders aan hetzelfde werkt als jij. Dat is balen, maar het is voor mij geen reden om zo gesloten te zijn. Ik vind het zonde als collega’s zich niet openstellen. Ik denk dat iedereen verder komt als we elkaar vertellen over onze ideeën. Dat doet de wetenschap goed.”
Voor iemand die van voorspelbaarheid houdt, heeft Spruijt een aardig onberekenbare hobby gekozen. “Ieder jaar ga ik zeilen met vrienden. Dat is kop in de wind en koersvaren. Alle andere gedachten waaien dan zo m’n hoofd uit.” Thuis keert de kalmte weer wat terug. Spruijt speelt namelijk graag piano. “Mits goed gestemd, klinkt de toets die je aanslaat altijd zoals het hoort. Toch kun je met je handen en het klavier eindeloos veel combinaties maken. Pianotoetsen zijn eigenlijk net als moleculen: de mogelijkheden zijn onbeperkt én ze gedragen zich netjes.”
