Otázka vzniku života zaměstnává mysl lidí od chvíle, kdy začali uvažovat o našem místě na Zemi a ve vesmíru. Toto téma často vyvolává emoce – za prvé proto, že se týká nás samotných, a za druhé proto, že biochemici dosud nemají ucelený popis konkrétních kroků, které vedly ke vzniku života na naší planetě.
Nevědecká představa Mnoho lidí bylo vychováno tak, aby bezvýhradně přijímali určité principy, z nichž jedním je, že život vznikl prostřednictvím boha nebo bohů. Teologická nebo filozofická myšlenka, že život vznikl v důsledku takového nadpřirozeného procesu, je vírou. Je pravda, že to může být naprosto dobrá víra, ale zůstává právě jen vírou – protože žádná jednoznačná informace, přijatelná ve vědecké laboratoři nebo u soudu, nepotvrzuje vznik života nadpřirozenou bytostí nebo bytostmi. Vědci nemají vůbec žádné jednoznačné údaje, které by podporovaly myšlenku, že někdo nebo něco uložilo na planetu Zemi již dávno stvořený život. Navíc nemáme žádný známý způsob, jak experimentálně ověřit myšlenku, že život byl stvořen božským zásahem.
Věda je, pokud jde o Boha, agnostická – ne ateistická, jak někteří lidé raději toto zatížené slovo nesprávně čtou – prostě agnostická. Pomineme-li osobní pocity nebo kulturní přesvědčení, většina profesionálních vědců prostě neví, co si o Bohu nebo bozích myslet. Nemáme zkrátka žádné kostrbaté údaje, na nichž bychom mohli založit svůj úsudek.
Víra, že život vznikl náhle prostřednictvím nějakého vitalistického procesu, je mimo oblast moderní vědy. Dnešní vědecká metoda, která je prostředkem zkoumání založeným na rozumové logice podpořené experimentálními a pozorovacími testy, nemůže být použita ke studiu nadpřirozených představ o vzniku života. V souladu s tím se zdá, že takové představy, nedokazatelné ani v principu, jsou odsouzeny k tomu, aby navždy zůstaly vírou, a tedy mimo předmět vědy.
Tři vědecké návrhy Několik alternativních teorií vzniku života nevyžaduje pomoc nadpřirozených bytostí. Každá z těchto teorií se opírá o přírodní principy a každou z nich lze experimentálně ověřit. Tyto teorie jsou tedy založeny spíše na vědě než na teologii a pouze jedna z nich dosud přežila zkoušku časem, kritikou a diskusí.
První z nich je, že život mohl vzniknout na Zemi pomocí panspermie, což znamená „zárodky všude“. Tato myšlenka, nazývaná také exogeneze, tvrdí, že mikroskopické živé organismy přišly na naši planetu z vesmíru. Na Zemi mohl někdy v minulosti dopadnout asteroid nebo kometa, možná obsahující primitivní buňky nebo jednoduché bakterie, které se poté během miliard let vyvinuly v pokročilejší formy života, jež jsou nyní rozšířeny po naší planetě. Přesto se nikdy neprokázalo, že by meteority – dopadající úlomky asteroidů a komet – ukrývaly skutečný život.
Základní teze panspermie spočívá v tom, že primitivní život, který vznikl někde jinde, se na zemský povrch dostal díky srážce s nějakým jiným objektem, který již život ukrýval. Většina vědců zabývajících se vesmírem však tvrdí, že nechráněný jednoduchý život by pravděpodobně nepřežil drsné prostředí vesmíru ani ohnivý pád do naší atmosféry. Vysokoenergetické záření a vysokorychlostní částice v meziplanetárním a mezihvězdném prostoru, stejně jako prudké tření a intenzivní teplo při pohybu vzduchem by téměř jistě zničily jakoukoli formu života, která by se vezla na zádech malých nebeských těles. Na druhou stranu by mikroskopické spory mohly takové mimozemské podmínky přežít, pokud by byly hluboko usazeny v přilétajících horninách. Pokud se biologové v poslední době dozvěděli o životě něco nového, pak to, že život je velmi odolný a často schopný přežít v extrémních podmínkách.
(Obskurních verzí myšlenky panspermie je mnoho, z nichž asi nejpodivnější je, že život na Zemi vznikl z odpadků, které sem před eony vysypali mimozemští cestovatelé! Stejně tak mohli mimozemšťané záměrně osít naši planetu, třeba jen z misionářské horlivosti. Tyto a další bizarní varianty teorie panspermie živí spisovatele vědeckofantastické literatury již desítky let, ale pracující vědci se spokojují s tím, že je považují za skutečně „odpadkové teorie“.
V poslední době se stal populárním příbuzný aspekt panspermie – někteří jej nazývají „slabá panspermie“ – kdy jsou na Zemi z vesmíru dodány pouze ingredience pro život, ale ne život samotný. S přívalem objevů organických molekul v mezihvězdném prostoru v posledních několika desetiletích, jak bylo uvedeno v dřívějším článku STELLAR EPOCH, někteří vědci navrhli, že ne nutně samotný život, ale základní chemické látky potřebné pro život mohly na Zemi dorazit zabudované v kometách nebo asteroidech. Tyto molekuly pak mohly fungovat jako semena, z nichž se postupně zrodil život přirozenou chemickou cestou – endogenezí, jak je vysvětleno níže. Je pravda, že některé meteority, zejména uhlíkaté chondrity, o nichž je známo, že obsahují mnoho uhlíku a pocházejí z dávných asteroidů, obsahují řadu chemických látek včetně stavebních kamenů života, které zřejmě přežily radostnou cestu zemskou atmosférou.
Meteorit Murchison, který spadl v roce 1969 poblíž australského Murchisonu, je nejpřednějším příkladem tohoto druhu bolidu obsahujícího suroviny schopné nastartovat život na Zemi před několika miliardami let. U dalších meteoritů bylo prokázáno, že obsahují bublinovité organické kuličky podobné těm, které vznikly při laboratorních simulacích vzniku života popsaných později v této CHEMICKÉ EPOCHE, přičemž ten nejnovější dopadl v kanadském teritoriu Yukon jen několik dní před začátkem nového tisíciletí. A co víc, jednoduché organické látky byly jasně detekovány v některých dobře prozkoumaných kometách, jako jsou Halleyova, Hale-Boppova a Hyakutake, které nedávno poctily naši oblohu při návštěvě vnitřní sluneční soustavy. Tyto nálezy přinejmenším ukazují, že takové molekuly potřebné pro život mohou pravděpodobně vznikat v meziplanetárním nebo mezihvězdném prostředí a že se po svém ohnivém sestupu mohly bez úhony dostat na zemský povrch.
Na druhou stranu mnozí biochemici tvrdí, že organické chemické látky mohly vznikat stejně snadno (a možná i více) autochtonně na Zemi, aniž by museli hledat odpovědi na pozemské hádanky ve vesmíru. I kdyby se představa panspermie jednoho dne stala nadějnější myšlenkou pro vznik života na Zemi, nekvalifikuje se jako platná teorie pro vznik života jako takového. „Silná panspermie“ (podle níž neporušený život padá na Zemi jako mana z nebe) pouze odkládá otázku vzniku života a přesouvá ji na jiné, neznámé místo ve vesmíru.
Jiná teorie vzniku života – ta, která se přímo zabývá konečným vznikem samotného života – nese název spontánní generace. Zde se předpokládá, že život vznikl poměrně náhle a plně se vyvinul ze zvláštního uspořádání neživých látek. Tato myšlenka byla populární ještě před sto lety, ale jen proto, že se lidé nechali zmást svými smysly. Například malí červi se často objevují na rozkládajících se odpadcích a myši se někdy zdánlivě samovolně vyklubou ze špinavého prádla. Takové jevy byly kdysi prohlašovány za důkaz spontánního vzniku nového života z rozpadlých zbytků starého života. Avšak přestože pozorování byla správná, interpretace těchto pozorování nebyla správná. Sotva před sto lety si většina přírodovědců prostě neuvědomovala, že mouchy často kladou vajíčka na odpadky, po jejichž vylíhnutí se z nich stávají červi. Stejně tak myši nevznikají ve znečištěném prostěradle, i když se tam možná skutečně rády schovávají.
Teorie spontánní generace se ukázala jako nesprávná, když vědci začali pečlivě sledovat laboratorní pokusy. Zejména francouzský chemik 19. století Louis Pasteur byl jedním z prvních vědců, kteří prováděli pokusy ve sterilizovaných podmínkách. Pomocí speciálně navrženého zařízení se mu podařilo prokázat, že každá zásilka vzduchu obsahuje kromě jiných neviditelných nečistot i mikroorganismy. Bez zvláštních opatření a důkladné kontroly se živá hmota často dostává do kontaktu s neživou, což vyvolává iluzi, že život náhle vzniká na místech, kde předtím žádný život nebyl. Zahřátím vzduchu, a tím zničením mikroorganismů, však Pasteur myšlenku spontánního vzniku života důkladně vyvrátil. Jednou sterilizovaný a izolovaný vzduch zůstane neomezeně dlouho prostý života, dokonce i mikroskopického.
Třetí teorie vzniku života je známá jako chemická evoluce. Podle této představy se prebiologické změny pomalu mění jednoduché atomy a molekuly ve složitější chemické látky potřebné ke vzniku života. Hlavní premisa chemické evoluce, kterou dnes upřednostňuje většina vědců, předpokládá, že život vznikl přirozenou cestou z neživého. V tomto smyslu jsou si teorie chemické evoluce a spontánního vzniku podobné, liší se však časovým rozsahem. Chemická evoluce neprobíhá náhle, ale postupně a nakonec se z jednodušších struktur vytvoří složité. Tato moderní teorie pak předpokládá, že život na Zemi vznikl spíše pomalým vývojem neživé hmoty. Jak pomalu a kdy přesně, si nejsme jisti.
Odhad časového měřítka, v němž probíhala chemická evoluce, lze odvodit na základě studia zkamenělin – ztvrdlých pozůstatků mrtvých organismů, jejichž obrysy koster nebo kostní prvky se zachovaly ve starých horninách. Například obrázek 5.2 ukazuje, jak sedimentární horniny při mnohonásobném zvětšení poskytují jasné důkazy o zkamenělých otiscích dávných jednotlivých buněk – nejjednodušší známé formy života. Radioaktivní testy dokazují, že stáří horniny je obvykle 2-4 miliardy let. Za tuto dobu se považuje doba, po kterou byly zkameněliny pohřbeny, pravděpodobně byly uvězněny v hornině při jejím tuhnutí, a patří tak k nejstarším zkamenělinám, které kdy byly nalezeny.
 |
OBRÁZEK 5.2 – Fotografie vlevo, pořízená mikroskopem, ukazuje zkamenělé buňky nalezené v kanadské hornině, jejichž stáří bylo radioaktivně datováno na ~3 miliardy let. Pozůstatky těchto primitivních organismů vykazují koncentrické sféry s polopropustnými membránami a menšími připojenými sféroidy. Obrázek vpravo ukazuje zvětšený pohled na jednu z těchto dávných buněk zřetelněji. Vnitřní stěna fosilie má průměr ~10-3 cm (neboli 10 mikronů). (E. Barghoorn) |
Víme-li, že Země vznikla před ~4,5 miliardami let a že nejstarší horniny vykrystalizovaly z raného roztaveného stavu před ~4 miliardami let, docházíme k závěru, že život pravděpodobně vznikl zhruba miliardu let po vzniku Země a <0,5 miliardy let poté, co se zemská kůra ochladila natolik, aby mohla podporovat život. Protože ještě starší, dosud neobjevené zkameněliny pravděpodobně leží pohřbené někde v zemských horninách, předpokládáme, že nejprimitivnějším formám života mohlo trvat sotva více než několik set milionů let, než se chemicky vyvinuly z neživých forem. Je možné, že jim to trvalo ještě kratší dobu, dokonce jen tisíciletí nebo staletí. Vodítka k historii a tempu vzniku života jsou pravděpodobně zapsána nejen v jejich dávných strukturách (fosiliích), ale také uvnitř buněk a molekul (genů) dnešních organismů.
.