Život na Zemi vznikl omylem

Manželé Šponerovi zjišťují, jak se vyvinula první nositelka genetické informace, tedy jak se z neživého světa vyvinulo něco, co bylo schopné se samo rozmnožit a předat život dál. Jednou z životných hypotéz je tzv. teorie RNA světa. Jde o přesvědčení, že primitivní molekulou, která dala později základ životu na Zemi, byla molekula RNA, předchůdkyně stabilnější molekuly DNA.

„Samozřejmě nás limituje to, že nemáme kosterní archeologické nálezy, neexistuje zkamenělina prvních molekul RNA. Nikdo z nás tak nikdy neřekne, kdy a kde vznikla první RNA, nebo třeba jestli bylo zpočátku kandidátů na život víc a RNA molekula soutěž vyhrála,“ uvedl pro Meteor prof. Jiří Šponer.

Životadárná voda? Asi ne

Jednou z tradičních představ o vzniku života na Zemi je, že původ leží ve vodě. To manželé Šponerovi popírají, voda byla podle nich naopak pro první molekuly toxická, protože je hydrolýzou neustále rozbíjela. První molekuly tak musely vzniknout někde v chráněném prostředí, na úpatí sopky, možná v nějaké kaluži jílu.

Správná asi nebude ani teorie, že první molekuly RNA vznikly z kyanovodíku, jak se také před lety mínilo. Kyanovodík je těkavá kapalina s intenzivním pachem hořkých mandlí, jde o hořlavinu a jed, to by však samo o sobě rozvoji chemických reakcí vedoucích k životu vadit nemuselo. Problém je jinde. Kyanovodíková teorie totiž od počátku předpokládala přítomnost vody. A ta je, jak už jsme řekli, pro první molekuly ničivá.

Jako rozumnější se tak jeví předpoklad, že molekuly RNA mohly vzniknout z bezbarvé kapaliny zvané formamid (chemická značka CH3NO, známá také jako amid kyseliny mravenčí). Formamid je jednoduchá organická molekula se čtyřmi základními atomy: uhlíkem, kyslíkem, vodíkem a dusíkem, které jsou potřebné pro syntézu nukleových bází.

Život na úpatí sopky

„Formamid má výhodu, že se dokáže akumulovat, můžete mít tekutý formamid až do teploty 180 stupňů Celsia, kdy ještě nemáte kapalnou vodu. A to může být prostředí chemicky velmi příjemné,“ dodal prof. Šponer. Formamid se tvoří v atmosférických výbojích, třeba při gigantické vulkanické aktivitě. „V sopečném prachu vznikají elektrické výboje při teplotě nad 100 stupňů Celsia. Formamid kondenzuje v nepřítomnosti vody někde na úpatí sopky a právě tam můžou probíhat první kroky chemických reakcí,“ vysvětlil vědec.

Životadárné chemické reakce mohly probíhat krůček za krůčkem, velmi pomalu a nevratně. „Toto všechno už je experimentálně prokázáno. I když zpočátku nám nikdo nechtěl věřit a dodnes se objevují projevy nesouhlasu. Prokázali jsme, že když smícháte cyklické nukleotidy (což je ten základní, ještě neživý prekurzor) a dáte je do vhodného prostředí, tak ony skutečně samy začnou postupně vytvářet molekuly RNA," dodal prof. Šponer.

Manželé Šponerovi z Biofyzikálního ústavu AV ČR|foto: věda.muni.cz, Ludmila Korešová

Je to jen náhoda

„Podle mě vznikla celá evoluce úplnou náhodou. Příroda prostě udělala malou chybičku. Když párovala komplementární oligonukleotidy, tak to neprobíhalo tak, jak se o tom učíme ve škole, tedy pravidelně a uspořádaně,“ řekla dr. Judit Šponerová. „V podstatě žádná chemická reakce není dokonalá. Dřív nebo později dojde k chybě, kdy se molekuly začnou štěpit a kopírovat. Jakmile máte možnost se kopírovat a máte chybu, tak máte podstatu darwinistické evoluce,“ doplnil prof. Šponer.

Vypadá to tedy, že život díky nekonečným variantám postupných chemických reakcí na žhavé planetě Zemi vznikl tak nějak automaticky. Jak to ale bylo doopravdy, s jistotou nikdo neví. I manželé Šponerovi připouštějí, že variant zůstává stále více. Možná, že molekula RNA nebyla ani první ani jediná. Není vyloučeno, že o život soutěžilo více druhů molekul.

Základní podmínkou ale bylo, aby měly možnost polymerizace, samy sebe zkopírovat a štěpit se. Systém nesměl být ani příliš stabilní (pak nedochází k reakcím), ani nestabilní (pak se chemická vazba rozpadne). Právě molekula RNA je někde na pomezí, něco vydrží, ale zároveň je reaktivní. Může proto podporovat vznik nových druhů.

Postupem čase se jednoduchá molekula RNA musela přeměnit ve stabilnější DNA, která udrží více informací nutných pro vývoj složitějších organismů. Dělo se to vše ale opravdu pouze náhodou? Nebyl v tom nějaký záměr? To jsou otázky přesahující hranice chemie. Nicméně s manželi Šponerovými se setkáme v Meteoru i příště. A třeba dojde i na témata za hranou.

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