Pôvod života

Planéta Zem bola od svojho vzniku pred 4,6 mld rokov až po obdobie pred približne 3,8 miliardami rokov prostredím nehostinným pre vznik života. Čo sa týka paleontologických nálezov, tak najstaršie sú z obdobia pred 3,5 miliardami rokov. To sú však už pomerne zložité mikroskopické bunkové útvary. Pôvod života treba preto hľadať dávno pred obdobím vzniku bunky.

Teórie o vzniku života link

Ľudia si počiatok existencie života na Zemi vysvetľovali a dodnes vysvetľujú rôzne. Tak, ako v dávnych časoch, keď biológia nerozlišovala medzi mýtom a vedeckými poznatkami, aj dnes po niekoľkých tisícročiach existujú teórie, resp. hypotézy, ktoré by som si dovolil zhrnúť do 3 skupín podľa možnosti ich vedeckého overenia:

1. "Vznik života na Zemi je dielom Boha/Stvoriteľa."
   Z hľadiska vedeckého bádania sa nejedná o pravú vedeckú hypotézu, pretože neumožňuje otestovať svoju pravdivosť pomocou pozorovania alebo vedeckého experimentu. Je to skôr vec viery a náboženstva.
   
   
2. "Život sa na Zem dostal z kozmu."
   Hypotéza, že život priniesli na Zem mimozemšťania, je rovnako vedecky neoveriteľná a bezcenná ako prvá hypotéza. Na druhej strane, tzv. hypotéza panspermizmu predpokladá, že život existuje rozstrúsený v celom vesmíre, pričom sa v ňom šíri prostredníctvom meteoroidov a asteroidov. Do určitej miery sa jedná o experimentálne testovateľnú hypotézu. Príkladom, že živé organizmy môžu prežiť extrémne fyzikálne podmienky prítomné v medzihviezdnom priestore, by mohli byť extremofily. Všetky extremofily sú prokaryotické organizmy, ktoré sa zaraďujú medzi baktérie alebo archeóny. Niektoré z nich dokážu prežiť extrémne teploty (do 120°C), pH (pod 3 alebo nad 9), nedostatok kyslíka, prítomnosť ťažkých kovov, neprítomnosť vody alebo vysoké dávky radiácie. Tieto by "zakonzervované" v menšom vesmírnom telese teoreticky mohli prežiť aj dlhú cestu, následne dopadnúť na planétu podobnú chemickými a fyzikálnymi podmienkami ako je naša Zem a "zasiať" na nej život. Akokoľvek by mohla byť táto hypotéza pravdivá, nerieši problematiku ako život vznikol, len odsúva riešenie problému na inú planétu.
   
   
3. "Život na Zemi vznikol z neživej hmoty."
   Aristoteles predpokladal, že živé organizmy (plesne, potkany) vznikajú zo špiny procesom samoplodenia (abiogenézy). Keďže nemal k dispozícii mikroskop a nevedel nič o svete mikroorganizmov, táto teória bola definitívne vyvrátená až v 19. storočí, kedy Pasteur dokázal, že aj tie najmenšie mikroorganizmy nevznikajú z ničoho, ale len z existujúcich mikroorganizmov. Z čoho ale vznikli mikroorganizmy? Odpoveďou by mohla byť chemická evolúcia.

Vlastnosti živého link

Dnes už ľahko vieme odlíšiť živú hmotu od neživej. Je to preto, že všetko živé má veľa spoločných znakov:

1. schopnosť získavať energiu zo živín pre svoje životné pochody
2. silu aktívne odpovedať na zmeny prostredia
3. možnosť rastu a diferenciácie
4. schopnosť sa reprodukovať

Život však napriek tomu je pomerne ťažké definovať, lebo nie každý organizmus musí mať bezprostredne všetky uvedené črty.

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.

Chemická evolúcia link

Chemickou evolúciou sa myslí proces vzniku makromolekúl z jednoduchších chemických molekúl a zlúčenín a ich interakcií až po vznik zložitých živých sústav v podobe, ako ich poznáme dnes.

Prvý náznak existencie vody na Zemi v tekutom skupenstve, na ktorú sa vznik živých sústav vzťahuje, datujeme približne do obdobia pred 3,8 mld rokov. Prvé živé organizmy vznikli teda najpravdepodobnejšie v oceáne v okolí tektonických komínov chŕliacich horúcu vodu bohatú na minerály.

Abiotická syntéza link

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 dusíka, 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."

V 20. rokoch 20. storočia vyslovili nezávisle na sebe ALEXANDER OPARIN (1894–1980) a JOHN BURDON SANDERSON HALDANE (1892–1964) 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. Na rozdiel od týchto zlúčenín bol vznik lipidových biologických membrán vo vodnom prostredí v podstate samovoľný.

Že tento proces vzniku zložitých chemických molekúl pôsobením fyzikálnych faktorov, t.j. abiotická syntéza, je možný, dokázali v roku 1953 STANLEY MILLER (1930–2007) 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.