Ve druhé části této série o asymetrii života bylo naznačeno, kdy, kde a jak mohl na Zemi vzniknout prvotní život. Dnešní část je věnována jeho základním stavebním kamenům, procesům, jimiž se z nich mohl vyvinout složitější život, a samozřejmě také podmínkám, při nichž k tomu mohlo dojít. I když náš první společný prapředek, první živý tvor, po sobě nezanechal vůbec žádné stopy, lze se o něm poutí směrem do minulosti něco dozvědět z toho, co existuje dnes. Lucifer
Základní jednotkou života, nejjednodušší živou věcí, je buňka. Buněk je přitom spousta druhů a velikostí. V průběhu času se určitě měnily. Typická buňka měří asi deset mikronů, což je přibližně desetina tloušťky tenkého lidského vlasu. Některé buňky jsou docela velké, největší je neoplodněné pštrosí vejce. Sinice a bakterie patří mezi bezjaderné organismy (prokaryonta), primitivní buňky, v nichž je genetický materiál DNA potřebný pro reprodukci smotán do spirálky, aniž by byl membránou oddělen od zbytku buňky. U pokročilejších buněk eukaryontních organismů je genetický materiál umístěn v izolovaném jádru. Od doby před 3.6 miliardami let zůstal život v jednobuněčné formě až do doby před asi 1.6 miliardami let. Zhruba 2 miliardy let či více měl tedy pozemský život podobu pouze jednobuněčných organismů, přestože některé již byly organizovány do kolonií. Eukaryonta se objevila až ke konci tohoto období, kdy se zásluhou kolektivního úsilí fotosyntetizujících cyanobaktérií v atmosféře objevilo větší množství kyslíku. Klíčový přechod od jednobuněčných organismů k mnohobuněčným, od našich amébovitých prapředků k houbám, se uskutečnil následkem řady nepravděpodobných faktorů, z nichž nejdůležitější byl ten, že před 2.7 až 2.2 miliardami let silně vzrostla koncentrace atmosférického kyslíku, V důsledku toho narostla i tvorba ozonu, jenž vzniká působením ultrafialového slunečního záření na kyslík. Ozon vytvořil ochrannou vrstvu bránící organismy před tímto nebezpečným ultrafialovým zářením Slunce. Proto se mohly vyvinout složité formy života. Bez ozonové vrstvy bychom tu nebyli. Až budeme hodnotit možnosti existence života jinde ve vesmíru, budou tyto (a mnohé další) faktory hrát zásadní roli. V předchozí části bylo řečeno, že nejpříhodnějším místem, do něhož klademe počátek pozemského života, byly malé teplé rybníčky. Jaké kombinace chemických látek asi stály u počátku velkého skoku života? Poctivá odpověď zní, že to nikdo neví. Převládají dva hlavní názory, jež spolu soupeří. Jeden tvrdí, že nejdříve vznikl metabolismus, což je názor kdysi zastávaný Alexandrem Oparinem, pionýrem studia vzniku života, a v nedávné době pak fyzikem Freemanem Dysonem či chemikem Robertem Shapirem. Opačný a více rozšířený názor prohlašuje, že nejprve byla genetika. Která z těchto teorií je blíž pravdě? Pojďme se s nimi trochu blíže seznámit. Ve své knize O vzniku života z roku 1924 Oparin poznamenal, že kapky olejnatých tekutin se obecně s vodou nemísí dobře. Místo toho vytvářejí malé bublinkové kuličky. Podle Oparina mohly takové kuličky mastnoty vytvářet příhodné ochranné prostředí, ve kterém se mohly náhodně zachycené molekuly bez vnějšího rušení navzájem potkávat a reagovat spolu. Čas od času dokázaly jisté reakce vytvořit více látek a zvýšit jejich složitost. Při překročení jisté kritické meze pak mohly molekuly produkovat více kopií sebe samých v autokatalytické (samo-udržitelné) síti reakcí: z malých olejových kapiček se staly první protobuňky. V protikladu k procesu reprodukce při mnohém organizovanějším přístupu, jenž dává přednost genetice, se zde reprodukce odehrávala zprvu náhodně, když turbulentní vnější podmínky donutily některé kapičky, aby se rozdělily. Ve zřídkavých případech obsahovaly dceřiné kapičky správné chemické látky, aby mohly dál provádět katalytické reakce. Začala vznikat populace navzájem si podobných protobuněk. Z jedné počítačové simulace takových scénářů vyplynulo, že dokáže-li mateřská buňka zplodit více než jednu funkční buňku dceřinou, může nastoupit řetězová reakce vedoucí ke vzniku primitivního života. Genetika se vyvinula až později, když se reprodukční procesy zdokonalily v bezpočtu "generací". Opačný postoj spočívá v tom, že klade na první místo genetiku. Tvrdí, že schopnost duplikace předcházela metabolismu. Nejpopulárnější myšlenkou tohoto typu je hypotéza "světa RNA": ze dvou nosičů genetické informace, tedy DNA a RNA, má právě RNA schopnost sama spontánně začít proces vlastní duplikace. Oproti DNA může fungovat jako enzym, takže umí katalyzovat svou vlastní polymerizaci (řetězit malé kousky do dlouhých molekul jako korálky na náhrdelníku) i duplikaci. Pokud vcelku rozumně předpokládáme, že život začal v jednoduché podobě, pak tento soběstačný replikátor je jedním z hlavních kandidátů. Tom Fenchel ve své knize Vznik a raná evoluce života poznamenává, že skutečnou výhodou scénářů, podle kterých byla nejprve RNA, je možnost důkladně je studovat a prověřovat v laboratořích. Spousta pozoruhodných experimentů tak objasnila vztah mezi genetikou a přírodním výběrem na molekulární úrovni pomocí přímých manipulací s RNA a DNA. Z pohledu otázky vzniku života je však jasné, že ke vzniku RNA by bylo na mladé Zemi nezbytné provést řadu složitých chemických syntéz. Fenchel píše: "Je zřejmé, že se domnělý svět RNA nemohl vynořit z ničeho." Jedna z potíží spočívá v tom, že experimenty Millerova-Ureyova typu (viz Asymetrie života I - Jiskra života, čtvrtý odstavec od konce) zatím nedokázaly vytvořit nukleosidy, chemické báze nukleových kyselin, například adenosin či cytidin, jež jsou v DNA i RNA hojně zastoupeny. Jak však ukázaly nedávné experimenty (2009), situace se možná začíná měnit. Avšak skutečnost, že se vědcům podařilo jistým postupem syntetizovat nukleosidy, ještě neznamená, že se příroda ubírala stejnou cestou. Objevily se též návrhy, že replikační procesy mohly spustit i jednodušší organické molekuly, například peptidy (sloučeniny dvou a více aminokyselin spojené do řetězce takzvanou peptidovou vazbou). I přes řadu pěkných nápadů zatím s jistotou nevíme, jak příroda kdysi překlenula mezeru mezi anorganickou a živou organickou chemií. Je dokonce možné, jak ve svém díle Původy života navrhl Dyson, že paralelně fungovaly oba scénáře a spolu vytvořily první živou "věc". V jistém okamžiku byly do protobuněk s primitivním metabolismem a jednoduchými lipidovými membránami - do buněčného hardwaru - náhodně absorbováni či nějak pronikli vetřelci, předchůdci genetické replikace nesoucí buněčný software. Po eonech pokusů a omylů bylo nakonec dosaženo jejich symbiotické fúze, čímž vznikla buňka s optimální schopností sebereprodukce. V příští části se na scéně objeví velmi důležitá myšlenka, u jejíž kolébky stál Louis Pasteur, z níž plyne, že asymetrie na molekulární úrovni hrají zásadní roli ve vzniku a vývoji života. Od molekulárních struktur až po replikaci by život bez nedokonalostí nebyl vůbec možný. Zdroj: Marcelo Gleiser, Trhlina ve stvoření světa - Nová vize života v nedokonalém vesmíru
09.02.2013, 00:10:19 Publikoval Luciferkomentářů: 0