Vznik života

"Život je spôsob existencie bielkovín."
Friedrich Engels (1820-1895)

Dnes už ľahko vieme odlíšiť živú hmotu od neživej. Je to preto, že všetko živé má veľa spoločných znakov, ako je schopnosť získavať energiu zo živín pre svoje životné pochody, silu aktívne odpovedať na zmeny prostredia, možnosť rastu, diferenciácie a schopnosť sa reprodukovať. Život však napriek tomu je pomerne ťažké definovať, lebo nie každý organizmus musí mať bezprostredne všetky uvedené črty.

Čo sa týka paleontologických nálezov, tak najstaršie sú z obdobia pred 3,5-2,5 mld rokov. To sú však už pomerne zložité mikroskopické bunkové útvary. Pôvod života treba preto hľadať dávno pred obdobím vzniku bunky.

Po chemickej stránke v živých organizmoch nenájdeme prvky alebo zlúčeniny, ktoré by sa nevyskytovali v neživej prírode alebo by sa nedali pripraviť v laboratórnych podmienkach. Chemické reakcie, ktoré prebiehajú v organizmoch a podliehajú zákonom chemických premien, môžu prebiehať aj mimo organizmu (v neživej prírode). Z hľadiska chémie teda nie je žiadny zásadný kvalitatívny rozdiel medzi živou a neživou prírodou.

Rovnako aj fyzikálne deje, ktoré prebiehajú v živých organizmoch, sú známe z neživej prírody. Platí tu zákon zachovania hmotnosti a energie, zákony mechaniky, termiky, zákony o elektrine a pod., čiže všetky fyzikálne zákony. V organizmoch teda neprebiehajú žiadne fyzikálne deje, ktoré by boli špecifické len pre život.

Z toho vyplýva, že podstata živých organizmov, a teda aj podstata života je hmotná (materiálna). Živé sústavy tvorí rovnaká hmota ako je hmota neživých predmetov, v živých organizmoch platia všetky zákony fyziky a chémie rovnako ako v neživej prírode.

Charles Darwin (1809-1882), tvorca evolučnej teórie, napísal raz svojmu kolegovi nasledovný dopis: "Často sa hovorí, že všetky podmienky pre vznik života stále existujú, tak ako existovali skôr. Ale keby bolo možné si predstaviť v niektorom teplom jazierku so všetkými zdrojmi dusíku, zlúčeninami fosforu, svetlom, teplom, elektrinou atď. chemický vznik proteínu, schopného ďalších zložitých zmien, potom v súčasnej dobe by takáto vec bola okamžite rozložená alebo absorbovaná, čomu tak nebolo v dobe, kedy živé organizmy neexistovali."

Abiotická syntéza

Ako takú zaujímavosť tu môžem popísať jeden experiment, ktorého výsledkom bol vznik "živých" molekúl z pôvodne "neživých" zlúčenín. V 20. rokoch 20. storočia vyslovili nezávisle na sebe Alexander Oparin a J.B.S. Haldane myšlienku, že ultrafialové žiarenie zo Slnka (ktorého je v súčasnej dobe väčšina pohlcovaná ozónovou vrstvou), alebo elektrické výboje spôsobené molekulami pôvodnej atmosféry Zeme, reagovali za vzniku jednoduchých organických zlúčenín ako sú aminokyseliny, bázy nukleových kyselín a cukry.

Že tento proces je možný, dokázali v roku 1953 Stanley Miller (1930) a Harold Urey (1893-1981), ktorí simulovali pôsobenie elektrických búrok v pôvodnej atmosfére tým, že vystavili zmes H2O, CH4, NH3 a H2 (teda bežné zložky pôvodnej atmosféry) na niekoľko dní elektrickým výbojom. Výsledný roztok obsahoval značné množstvo vo vode rozpustných organických zlúčenín (hlavne aminokyseliny a karboxylové kyseliny) a spolu s nimi veľké množstvo nerozpustného dechtu (polymerizovaný materiál). Bázy nukleových kyselín sa taktiež tvorili za predpokladaných prebiotických podmienok. Adenín vzniká kondenzáciou HCN, hojnej zložky prebiotickej atmosféry, v reakcii katalyzovanej NH3 (sumárny vzorec adenínu je (HCN)5). Ostatné bázy vznikli podobnými reakciami HCN s H2O. Cukry vznikli polymerizáciou formaldehydu (CH2O). Asi preto nie je náhoda, že tieto látky sú základnými zložkami biologických molekúl.

Všeobecne sa za prvopočiatok života považujú pôvodné samoreplikujúce sa systémy, ktoré boli tvorené molekulami nukleových kyselín, pretože môžu riadiť syntézu komplementárnych molekúl. Jedná sa pritom hlavne o RNA, ktorú možno považovať za primárnu látku života, účasť DNA a bielkovín bola len neskorším zlepšením. Bližšie sa teórií vzniku makromolekúl venujem aj v článku Chemický kútik - Biomolekuly.

Viac-menej na záver možno konštatovať, že vznik života vôbec nebol jednoduchý proces. Hoci viaceré experimenty v tejto oblasti sú zaujímavé, o vzniku života nemáme žiadne konkrétne dôkazy. Taktiež uvedený experiment Millera a Ureyho je len jedným z mnohých možných scenárov, aké mohli pravdepodobne v minulosti prebiehať na našej Zemi. Stále sme ešte ďaleko, aby sme vznik života poznali úplne presne.