Vznik života na Zemi: Zákonitost, nebo úplná náhoda?

Doktorka Judit Šponerová s kolegy prokazuje, že pro vznik molekul, z nichž mohl vzejít dnešní život, byly třeba stamiliony let reakcí. Možná je ve vesmíru Země jediná, kde se podmínky pro vznik života sešly. Možná se to povedlo často a život je běžný. Nevíme.

Josef Tuček 17.10.2020
Ceny SDGs již čtvrtým rokem ocení iniciativy, produkty nebo služby, jež... | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Ceny SDGs již čtvrtým rokem ocení iniciativy, produkty nebo služby, jež... | foto:  Petr Topič, MAFRA
Ceny SDGs již čtvrtým rokem ocení iniciativy, produkty nebo služby, jež...

Kde se na Zemi vzal život a pak i my? Na hledání odpovědi se podílí Judit Šponerová z Biofyzikálního ústavu Akademie věd v Brně, která získala Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky, nejvýznamnější instituce, jež u nás finančně podporuje základní výzkum. Šponerová od roku 2010 díky těmto grantům zkoumá podmínky vzniku života na Zemi i na jiných místech vesmíru. Když se podíváme na planetu, na níž se svými kolegy zkoumá možnosti vzniku života, řekneme, vždyť to přece vůbec není naše Země.

Na Zemi je úplně jiné složení minerálů na povrchu i plynů v atmosféře. „Nezapomínejte ale, že život na Zemi vznikl před asi 3,8 miliardami let. Tehdy v zemské atmosféře ještě nebyl kyslík, vytvořily jej až později živé organismy. Také tehdejší minerály se kvůli nepřítomnosti kyslíku utvářely jinak,“ popisuje doktorka Šponerová. „K tomu musíme při svých laboratorních experimentech a počítačových simulacích přihlížet,“ dodává.

Genetická molekula

Šponerová pochází z Maďarska, kde vystudovala chemii a získala doktorát. Do Česka přišla v roce 1997 s českým manželem, s nímž se seznámila při vědecké práci v USA. Dnes mluví výborně česky, i když při vysvětlování podrobností své práce občas hledá nejvhodnější české slovíčko. Při přednáškách totiž mluví anglicky, i proto, že hodně spolupracuje s mezinárodními týmy. Také 30 odborných textů, které o poslední části výzkumu s kolegy publikovala v mezinárodních odborných časopisech, bylo v angličtině.

Po velkém třesku, tedy začátku vesmíru, před asi 13,5 miliardy let vznikla z vodíku první generace hvězd. Po dvou miliardách let zanikly a vydaly do vesmíru bohatý chemický materiál, z nějž vznikly dnešní hvězdy a planety. Naše Země je tady asi 4,5 miliardy let. Byla nejdřív pokrytá lávou vychrlenou z hlubin, která musela zchladnout.

Počátek života na Zemi potřeboval genetickou molekulu, která je schopná se množit. Mohla to být RNA (ribonukleová kyselina, která dokáže přenášet dědičnou informaci) nebo nějaká její jednodušší předchůdkyně. Genetické molekuly umožňují vznik mikroorganismů, tedy přechod neživé hmoty v živou. K jejich tvorbě je třeba mnoha vstupů zvenčí.

„Pak se na ní kondenzovala voda, přirozeně se vytvořil formamid, což je kapalná sloučenina patřící mezi amidy. Právě u formamidu se předpokládá, že z něj mohou vzniknout genetické molekuly. A byl tam také železitý jíl, což je vynikající katalyzátor pro tyto reakce, a mnohé další chemické látky,“ popisuje Šponerová. Počátek života na Zemi potřeboval genetickou molekulu, která je schopná se množit. Mohla to být RNA (ribonukleová kyselina, která dokáže přenášet dědičnou informaci) nebo nějaká její jednodušší předchůdkyně.

Genetické molekuly umožňují vznik mikroorganismů, tedy přechod neživé hmoty v živou. K jejich tvorbě je třeba mnoha vstupů zvenčí. „Podobně jako mnozí mí kolegové ve světě předpokládám, že potřebné chemické reakce mohly nastartovat výbuchy sopek, které okolní hmotu ovlivnily tlakem a horkem. Totéž přinesly dopady meteoritů či velkých asteroidů, které navíc do reakce vnesly neobvyklý chemický materiál.

Dalším hybatelem reakcí bylo protonové záření, proud energetických částic, které při silných erupcích vychrlilo Slunce až na povrch planety. A také blesky z mraků ze sopečného prachu. Reakce dále posune přirozená změna teploty, například v noci se ochladí, a malé molekuly zrozené za extrémních podmínek se uklidní a začnou se spojovat jako korálky náhrdelníku do polymeru RNA,“ líčí Šponerová.

Vhodné pořadí

Podstatné je, že Šponerová a její kolegové nezůstávají u čistě teoretických představ. Reakce, které na mladé Zemi mohly probíhat, modelují v laboratoři a také ověřují v praktických experimentech. „V hledání ,korálků‘ hraje prvotní roli tým Martina Feruse z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd. Náš hlavní úkol na Biofyzikálním ústavu je počítačové modelování reakčních cest, které se odehrávají v laboratorních pokusech. Sama si naopak experimentálně z ,korálků‘ malých molekul už skládám RNA,“ uvádí.

„Dopady meteoritů nebo asteroidů napodobujeme pomocí vysokovýkonného laseru při spolupráci s týmem Libora Juhy z Fyzikálního ústavu Akademie věd,“ vysvětluje Šponerová. Další spolupracovníci jsou především z Itálie a Německa. Výsledkem je reálný popis možností, jak na rané Zemi s jejím tehdejším chemickým složením mohly díky sopkám, dopadům meteoritů i slunečním erupcím vzniknout genetické molekuly, které umožnily vznik života. Popsaný proces byl neskutečně náročný.

Některé reakce potřebovaly obrovský tlak a teplo (třeba dopad meteoritu), jiné spíše bombardování sluneční radiací. Různé reakce musely proběhnout i bilionkrát, než se sešly ve vhodném pořadí a zárodky života vytvořily. Ale na Zemi k tomu bylo několik set milionů let času a za tu dobu se reakce mohly sejít ve vhodném pořadí.

Některé reakce potřebovaly obrovský tlak a teplo (třeba dopad meteoritu), jiné spíše bombardování sluneční radiací. „Různé reakce musely proběhnout i bilionkrát, než se sešly ve vhodném pořadí a zárodky života vytvořily,“ říká Šponerová. „Ale na Zemi k tomu bylo několik set milionů let času a za tu dobu se reakce mohly sejít ve vhodném pořadí. Zatím jsme prokázali, jak to mohlo být, ověřili jsme chemické reakce. Ale umělý život jsme nevytvořili. Naše laboratoř není planeta a tolik milionů let na experimenty jsme neměli.“

Podstatnou otázkou je, je-li vznik života zákonitost, nebo úplná náhoda. „Řekla bych to asi takto – když se sejdou vhodné podmínky, je to zákonitost. Jenže dejme tomu ze sta miliard potenciálních cest jich může být jen stovka produktivních, pro ostatní se v praxi podmínky nesejdou. Je to asi, jako když letí letadlo – má podmínky, aby spadlo, ale pravděpodobně se to nestane. Jednou se ale podmínky sejdou a dojde k tomu.“

Co z toho ovšem vyplývá pro život, zejména inteligentní život ve vesmíru? Jsme v něm sami? „Tohle se na základě našeho výzkumu určit nedá,“ shrnuje Šponerová. „Popsali jsme, jakými reakcemi život vzniknout mohl. Ale známe jen jednu planetu, kde se to povedlo, Zemi. Možná je v celém vesmíru jediná, kde se podmínky za miliardy let vhodně sešly. Možná se to povedlo často a život je ve vesmíru běžný. Ale to ještě nikdo nemůže seriózně říci.“

Země před čtyřmi miliardami let

  • Jednoduché molekuly – HCN (kyanovodík) NH2COH (formamid) CH2O (formaldehyd) NH2CN (kyanamid) HNCO (kyselina isokyanatá) – vstupovaly do reakcí iniciovaných energií z dopadu meteoritů nebo sopečných výbuchů.
  • Z reakcí vznikly nukleotidy, což jsou stavební bloky prvních genetických molekul.
  • Z nich se dále vytvořila pravděpodobně ribonukleová kyselina (RNA), která dokáže přenášet dědičnou informaci.

P. Nešvara A co panspermie? 22:58 17.10.2020
J. Paleček V přírodě je náhoda zákonitostí. 15:47 17.10.2020
J. Koutský Nemyslící lidé jsou od toho,aby dřeli. 9:05 19.10.2020
Z. Zavadil A ti chytří myslí !!! 19:15 19.10.2020
MadHaui Jak vznikl ten Stvořitel? 20:19 17.10.2020
Z. Zavadil 19:07 19.10.2020

Počet příspěvků: 26, poslední 19.10.2020 07:17 Zobrazuji posledních 26 příspěvků.