Abiogeneze

Současné koncepce abiogeneze

Současné hypotézy abiogeneze jsou z velké části založeny na stejných principech jako Oparin-Haldaneova teorie a Miller-Ureyův experiment. Mezi několika modely, které byly předloženy k vysvětlení postupu od abiogenní molekuly k živému organismu, však existují jemné rozdíly a vysvětlení se liší v tom, zda se složité organické molekuly nejprve staly samoreplikujícími se útvary postrádajícími metabolické funkce, nebo se nejprve staly metabolizujícími se protobuňkami, které si pak vyvinuly schopnost samoreplikace.

Diskutuje se také o stanovišti pro abiogenezi. Zatímco některé důkazy naznačují, že život mohl vzniknout z neživých organismů v hydrotermálních průduších na dně oceánů, je možné, že k abiogenezi došlo i jinde, například hluboko pod povrchem Země, kde se nově vzniklé protobuňky mohly živit metanem nebo vodíkem, nebo dokonce na pobřeží oceánů, kde mohly proteinoidy vzniknout reakcí aminokyselin s teplem a poté se dostat do vody jako kapičky bílkovin podobných buňkám.

Někteří vědci navrhli, že k abiogenezi došlo více než jednou. V jednom příkladu tohoto hypotetického scénáře vznikly různé typy života, každý s odlišnou biochemickou architekturou odrážející povahu abiogenních materiálů, z nichž se vyvinuly. Nakonec však život založený na fosfátech („standardní“ život s biochemickou architekturou vyžadující fosfor) získal evoluční výhodu nad veškerým nefosfátovým životem („nestandardním“ životem), a stal se tak nejrozšířenějším typem života na Zemi. Tato představa vedla vědce k závěru o existenci stínové biosféry, systému podporujícího život sestávajícího z mikroorganismů s jedinečnou nebo neobvyklou biochemickou strukturou, který mohl kdysi existovat nebo možná stále existuje na Zemi.

Jak ukázal Millerův-Ureyův experiment, organické molekuly mohou vznikat z abiogenních materiálů v podmínkách prebiotické atmosféry Země. Od 50. let 20. století vědci zjistili, že aminokyseliny mohou spontánně tvořit peptidy (malé bílkoviny) a že klíčové meziprodukty při syntéze nukleotidů RNA (sloučeniny obsahující dusík spojené s cukrem a fosfátovými skupinami) mohou vznikat z prebiotických výchozích materiálů. Posledně jmenovaný důkaz může podpořit hypotézu RNA světa, tedy myšlenku, že na rané Zemi existovalo velké množství RNA života vzniklého prebiotickými chemickými reakcemi. Kromě toho, že RNA nese a překládá genetickou informaci, je totiž katalyzátorem, tedy molekulou, která zvyšuje rychlost reakce, aniž by se sama spotřebovávala, což znamená, že jediný RNA katalyzátor mohl vytvořit více živých forem, což by bylo výhodné při vzniku života na Zemi. Hypotéza světa RNA je jednou z předních koncepcí abiogeneze založených na samoreplikaci.

Některé moderní modely abiogeneze založené na metabolismu zahrnují Oparinovy koacerváty obsahující enzymy, ale předpokládají stálý postup od jednoduchých organických molekul ke koacervátům, konkrétně k protobiontům, agregátům organických molekul, které vykazují některé vlastnosti života. Z protobiontů pak pravděpodobně vznikla prokaryota, jednobuněčné organismy, které nemají zřetelné jádro a další organely, protože nemají vnitřní membrány, ale jsou schopny metabolismu a sebereplikace a podléhají přírodnímu výběru. Příkladem primitivních prokaryot, která se na Zemi vyskytují dodnes, jsou archea, která často obývají extrémní prostředí s podmínkami podobnými těm, které mohly existovat před miliardami let, a sinice (sinice), které rovněž prosperují v nehostinných prostředích a vzhledem ke svým fotosyntetickým schopnostem jsou obzvláště zajímavé pro pochopení vzniku života. Stromatolity, usazeniny vzniklé růstem sinic, jsou nejstarší zkameněliny na světě, datované do doby před 3,5 miliardami let.

Zůstává mnoho nezodpovězených otázek týkajících se abiogeneze. Experimenty dosud neprokázaly úplný přechod anorganických materiálů ke strukturám, jako jsou protobionty a protobuňky, a v případě navrhovaného světa RNA se dosud nepodařilo sladit důležité rozdíly v mechanismech syntézy purinových a pyrimidinových bází, které jsou nezbytné pro vytvoření kompletních nukleotidů RNA. Někteří vědci navíc tvrdí, že abiogeneze nebyla nutná, a místo toho předpokládají, že život byl na Zemi zavlečen prostřednictvím srážky s mimozemským objektem ukrývajícím živé organismy, například meteoritem nesoucím jednobuněčné organismy; hypotetická migrace života na Zemi je známá jako panspermie.

Výzkum abiogeneze významně prospěl astrobiologii, oboru zabývajícímu se hledáním mimozemského života (života mimo Zemi) a pochopením podmínek potřebných pro vznik života. Astrobiologický výzkum měsíce Titan, který má například atmosféru s nedostatkem volného kyslíku, odhalil, že jsou zde přítomny složité organické molekuly, což vědcům nabízí pohled na vznik biologických materiálů v prebiotickém prostředí, které se podobá prostředí rané Země.

Kara Rogersová