Chemie života v pekle rané Země

Otázku, jak vznikl život, si lidstvo klade odnepaměti. Odpovědi hledali po celá staletí filozofové i teologové a dnes se záhadu pokoušejí moderními metodami rozluštit vědci. A to i ti čeští. Například Martin Ferus a jeho kolegové z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského Akademie věd ČR.

Energie z vesmíru

Ferus s kolegy vycházejí z toho, že chemické procesy vedoucí ke vzniku života mohly na Zemi spustit opakované dopady mimozemských těles – planetek neboli asteroidů. Po dopadu asteroidu na Zem se přemění jeho pohybová energie na tepelnou, taví se vše kolem a co je důležité z hlediska chemie – proběhnout byť jen na pár sekund takové chemické reakce, ke kterým by jinak nemohlo dojít!

K navození energie podobné dopadu asteroidu používají Martin Ferus a jeho kolegové při svých experimentech vysoce výkonný laser. Jeho paprskem opakovaně střílejí na vakuově uzavřenou kyvetu obsahující různé plyny či kapaliny a pak analyzují, co se s nimi stalo. Cílem je zjistit, jestli takto mohou vzniknout látky potřebné pro vznik života.

Napodobit pád asteroidu

„Soustředěním laserového svazku do uzavřené kyvety se vevnitř vytvoří laserová jiskra. Všechna energie světla se přitom přeleje do tepla, do plazmy. Obsah kyvety je vystaven tepelné rázové vlně o tlaku několika gigapascalů a teplotě kolem 5000 stupňů. V důsledku to odpovídá podmínkám, které lze očekávat při dopadu asteroidu na Zem,“ vysvětlil v Meteoru Martin Ferus.

Energii uvolněnou dopadem asteroidu obstaral špičkový, vysoce výkonný laser PALS – Pražský laserový systém Asterix|foto: Věda pro život

Podobné pokusy už před 60 lety

Tým Martina Feruse ovšem své experimenty nestaví na zelené louce. Navazují na celou řadu badatelů, kteří se o něco podobného pokoušeli v minulosti.

Jedni z prvních, kteří se pustili do experimentů zkoumajících možnost vzniku života chemickými procesy, byli v 50. letech 20. století Američané Stanley Miller a Harold C. Urey. Snažili se přitom také navodit podmínky, který panovaly na Zemi před 3,5 miliardami let, byť s omezenými technickými možnostmi.

Teorie RNA světa

„Tehdy byly syntetizovány jen aminokyseliny v redukčním koktejlu plynů. Byl tam metan, oxid uhelnatý, vodík a další. To vedlo vědce k přesvědčení, že to možná není ten pravý koktejl pro vznik života,“ řekl Ferus.

V té době se objevila tzv. teorie RNA světa, podle které prvotní molekula života byla RNA, nikoliv vývojově složitější DNA. „RNA není založená na aminokyselinách, ale na nukleových bázích, cukrech a organickém fosfátu. Výsledky experimentu Millera a Ureye a teorie o RNA světě šly proti sobě. A šlo o to, jestli je špatně teorie o RNA světě, nebo použitý koktejl plynů. Zkoušely se tedy ještě další experimenty, například s kyanidy. Ale ukázalo se, že ani tato metoda nevede ke všem nukleovým bázím,“ vysvětlil Ferus.

Vše v jednom kotlíku

Klíčový moment, který následně ovlivnil i práci Martina Feruse a jeho kolegů, nastal v roce 2000. „Tehdy přišli italští vědci Saladino a di Mauro s tím, že zajímavou molekulou je formamid, který vzniká hydrolýzou kyanovodíku. A o kyanidech se předpokládá, že tady na Zemi mohly být přítomny třeba z komet,“ řekl Martin Ferus.

Formamid je jednoduchá organická molekula, která má základní čtyři atomy: uhlík, kyslík vodík a dusík, které jsou potřeba pro syntézu nukleových bází.

„A právě z formamidu jeho zahříváním nebo – jak jsme zjistili díky našim experimentům - po vystavení šokovým vlnám, vznikají za použití vhodných katalyzátorů, třeba jílu, všechny nukleové báze, dá se říct, v jednom kotlíku,“ řekl Ferus.

Úspěšné české experimenty

„My jsme se v našich nejnovějších experimentech vrátili i k těm jednoduchým směsím, které používali Urey a Miller a zkoušeli jsme je exponovat elektrickému výboji nebo laserovému plazmatu a zjistili jsme, že ve výsledku nukleové báze skutečně vznikají, i když ve velmi nízkých koncentracích. A vzniká tam i formamid,“ dodal Ferus.

„Mapování chemie vzniku základních biologických látek je strašně složité a svou roli přitom hraje i lidský faktor. Tedy k jakým teoriím se vědci přiklánějí,“ řekl Martin Ferus.

„Můžete jít slepou uličkou, anebo tou správnou, jako šli zřejmě Urey s Millerem, a jen proto, že třeba nemáte v tu chvíli k dispozici citlivé detekční techniky, nenajdete to, co hledáte,“ uzavřel Martin Ferus.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.