Vznik života na Zemi

Předtím než budeme hledat život ve vesmíru, musíme vytvořit model vzniku života na Zemi. Podle některých teorií je ale možné, že vesmír byl kolébkou i pozemského života.

Koacerváty

Celkem jasno v otázce vzniku života má bible; věda hlásá, že život vznikl jako důsledek přírodních procesů, bible prohlašuje, že život pochází od Boha. V První knize Mojžíšově (Genesis) je v první kapitole věnováno několik veršů stvoření života. Ve 12. verši se píše:
"Nebo země vydala trávu, a bylinu nesoucí semeno podlé pokolení svého, i strom nesoucí ovoce, v němž bylo símě jeho podlé pokolení jeho. A viděl Bůh, že to bylo dobré.."
Ve verších 20 až 22 pokračuje:
"Řekl ještě Bůh: Vydejte vody hmyz duše živé v hojnosti; a ptactvo, kteréžby létalo nad zemí, pod oblohou nebeskou. I stvořil Bůh velryby veliké, a všelijakou duši živou, hýbající se, kteroužto v hojnosti vydaly vody podlé pokolení jejich, a všeliké ptactvo křídla mající podlé pokolení jeho. A viděl Bůh, že to bylo dobré. I požehnal jim řka: Ploďtež se a množte se, a naplňte vody mořské; též ptactvo ať se rozmnožuje na zemi."
(Citováno z Bible vydané v roce 1887 - viz hlavní prameny [1].)
Nejen bible, ale také staroegyptské legendy hovoří o tom, že člověka stvořil bůh, a to Chnum na hrnčířském kruhu z hlíny.
Ve skutečnosti život vznikl postupnou přeměnou z "neživých" prvků a sloučenin. V současné době existuje několik modelů, které popisují postupnou přeměnu chemických prvků a jednoduchých sloučenin v základní organické molekuly (jako např. aminokyseliny) nutné pro vznik živých organismů. Existují dva možné zdroje organických molekul na mladé Zemi:
1) Pozemský původ - praatmosféru tvořil převážně metan, amoniak, sirovodík a oxid uhličitý (nebo uhelnatý); tyto sloučeniny za přítomnosti vody a fosfátů a za elektrických výbojů vytvářejí aminokyseliny. Experimentálně to dokázali už v roce 1953 Stanley L. Miller (1930 - 2007) a Harold C. Urey. K tomu doplnění, že se jednalo o druhou atmosféru Země, když ta první, která byla tvořena především vodíkem a heliem, byla při velkém bombardování meteority za přispění slunečního větru zhruba před 4 miliardami let zničena. Současně docházelo k tavení hornin a zřejmě k úplnému zničení veškerého rodícího se života (to by znamenalo, že na naší planetě vlastně vznikl život dvakrát!). Druhá atmosféra pak vznikala především jako výsledek vulkanické činnosti.
2) Mimozemský původ - organické molekuly se mohly na Zemi dostat během velkého meteorického bombardování. Předpokládá se, že i tímto způsobem mohlo být k dispozici dostatečné množství materiálu. (O tom, že meteority obsahují aminokyseliny a uhlovodíky poprvé referoval časopis Nature v prosinci 1970. Jednalo se popis murchinsonského meteoritu, který obsahoval sedmnáct aminokyselin, a to ve směsi pravo- a levotočivých, což je neklamným důkazem o tom, že nedošlo ke kontaminaci pozemským materiálem.) A podle některých teorií (panspermie) nebyly na Zemi přineseny pouze organické molekuly, ale byly sem takto zaneseny i vlastní zárodky organického života. O tom, že organické sloučeniny vznikaly i mimo Zemi svědčí například objev z roku 1996, kdy americký NASA oznámil, že v meteoritu ALH84001, pocházejícím z Marsu, byly nalezeny uhlíkaté globule se stopami organických sloučenin.
Další podstatnou podmínkou vzniku života je voda; dnes je naše hledání mimozemského života směřováno právě na pátrání po vodě. Na rané Zemi byla ve formě páry (účastnila se při vzniku organických molekul) i jako tekutá (ta přemisťovala nově vzniklé molekuly do vodních nádrží, kde probíhal další vývoj; ale někteří autoři popisují, že k vývoji života mohlo docházet i v bezvodém prostředí). Monomery se sdružovaly v polymery, z nichž vznikaly koacerváty, které byly od okolního prostředí odděleny výrazným rozhraním. Koacerváty nejsou v roztocích polymerů ničím vzácným a jejich vznik byl podrobně prostudován při laboratorních výzkumech. Podle A. I. Oparina (1894 - 1980) byly koacerváty důležitým stupněm chemických základů života. Koacerváty postupně pohlcovaly další molekuly z okolního prostředí, až nabyly takového objemu, že jejich "slupka" nestačila pojmout veškerý materiál a koacervát se rozdělil na dvě nebo více menších částí. Nejednalo se ještě o dělení, jak jej známe v podání živých buněk, ale byl to závažný krok vpřed. Některé koacerváty, zejména ty, které dokázaly rychleji shromažďovat potřebný materiál, se dělily častěji a na více dceřiných shluků, dosahovaly většího počtu v určitém objemu, a to je již jistý druh biologické evoluce.
Abychom mohli hovořit o primitivní formě života muselo dělení dostat řád a dělení muselo od mateřských do dceřiných částí přenést informaci o určitých znacích. Dokud k přenosu takové informace nedochází, nemůže se "živá" hmota dále vyvíjet; předávání vlastností je základním procesem evoluce. Přenos informací je ale tak složitým mechanismem, že dodnes není jednoznačně prokázáno, jak se vyvinul (a je to jeden z hlavních "nedostatků" vývojové teorie). První jednoduché buňky s genetickou informací (prokaryonta) musely přitom existovat již v době před 3,85 miliardami let. Dokladem o nich jsou zbytky uhlovodíků v metamorfovaných usazených horninách v Grónsku, které jsou staré nejméně 3,8 miliardy let. Prokaryonta tvořily jednoduché buňky bez vnitřní struktury a jejich vývoj musel začít mnohem dříve. Přitom není jasné, zda tyto buňky využívající světelnou energii Slunce přežily velké meteorické bombardování, nebo zda život musel vzniknout dvakrát.
Před 3,46 miliardy let už fotosyntetizující organismy vytvářely v mělkých mořích kupovité útvary (stromatolity) a existovali mikrobi, kteří využívali chemické látky produkované podmořskými horkými prameny. Fotosyntetizující organismy přitom začaly zplodinou svého života obohacovat zemskou atmosféru o kyslík, který se nejprve spotřebovával na oxidaci železa v oceánech, ale v době před 2,2 miliardy let začalo přibývat kyslíku i v atmosféře. V průběhu asi 300 miliónů let vzrostlo množství kyslíku v atmosféře z asi 1 % dnešního stavu na 15 % dnešní úrovně. V souvislosti s tím se organismy doposud žijící v atmosféře s malým podílem kyslíku musely přizpůsobovat novým podmínkám anebo změnit místo svého výskytu a přesunout se do sedimentů a pod povrch. Dalším důsledkem růstu obsahu kyslíku v atmosféře byl vznik ozónové vrstvy, která se začala tvořit v době, kdy obsah kyslíku v atmosféře dosáhl asi dvou procent. Ozónová vrstva vytvořila štít proti ultrafialovému záření, jež je zvlášť nebezpečné pro DNA a tím může být ohrožen přenos dědičných informací.
Dalším nezbytným vývojovým krokem byl vznik mnohobuněčných organismů. Základem pro vytvoření takového organismu bylo zorganizování skupiny buněk a musel být vytvořen mechanismus komunikace mezi jednotlivými buňkami. Jinak by se nejednalo o organismus, ale o kolonii buněk, které se mohou kdykoliv oddělit a fungovat samy o sobě. Postupem pokračujícího vývoje se ze skupin buněk vytvářely určité orgány, které se však i nadále vyvíjely. Přibližně před 2,7 miliardy let se objevily organismy s poměrně složitou strukturou buněk (eukaryonta), o nichž máme přímý fosilní důkaz starý kolem 2,2 miliardy let.
A jak se vyvíjel pohled na vznik života?
Ke zformování zvláštní vědy o životě (biologii) došlo v průběhu 4. století před n. l. díky pracem Aristotela (384 - 322 před n. l.). Základem nové nauky byly zejména jeho díla "O duši", "Přírodopis živočišstva", "O částech živočichů" a "O plození živočichů". V těchto spisech shromáždil veškeré tehdejší přírodovědné poznatky a snažil se o jejich logický výklad. Znalosti uložené do těchto knih byly uznávány a k jejich doplňování, případně k jejich opravám docházelo až od 17. století.
Ve starověku bylo uznáváno, že určité formy života vznikají z neživých věcí (např. Aristotelés tvrdil, že mšice vznikají z rosy, myši ze špinavého sena a krokodýli z hnijícího bahna na dně vodních ploch, Anaximandros z Milétu - asi 610 - 546 před n. l. - hlásal, že život vznikl z mořského jílu). Ostatně tato koncepce samoplození, jíž byl nakloněn také Isaac Newton, se v různých úpravách udržovala až do druhé poloviny 19. století, kdy ji definitivně vyvrátil Louis Pesteur (1822 - 1895). Ale už v 17. století začaly být zpochybňovány předchozí názory na vznik a vývoj živých organismů. Anglický lékař sir Thomas Browne (1605 - 1682) vydal v roce 1646 pojednání "Pseudodoxia Epidemica", v níž zpochybnil vznik živočichů z neživé hmoty, a v roce 1668 dokázal italský přírodovědec, zakladatel experimentální biologie a dvorní lékař rodiny Medicejských ve Florencii Francesco Redi (1626 - 1698), že v mase se neobjeví žádní červi, pokud bude chráněno před mouchami, které do něj kladou vajíčka. Rediho princip byl: "Omne vivum ex vivo" ("Vše živé je ze živého"), ale jak vznikl život, to nevysvětlil, neboť uváděl, že "vše živé je věčné; život nemá začátku ani konce".
Asi v 18. století už bylo obecně uznáváno, že všechny organismy jsou příbuzné a mají společného předka. Vědci začali uznávat, že biologické formy nejsou neměnné, že mohou vznikat nové formy, a některé druhy mohou také vymírat. Na konci 18. století podal J. B. Lamarck (1744 - 1829) jednu z prvních evolučních teorií, ve které tvrdil, že zkušenosti a vlastnosti organismů se přenesou na jejich potomky. Později byla přijata Weissmanova teorie, podle které se v raném stádiu vývoje oddělí buňky, z nichž v dospělosti vzniknou buňky pohlavní. Organismus je tvořen buňkami, které s jedincem zahynou, a tím je zabráněno přenosu nových vlastností na potomky.
V polovině 19. století přišel se svou vývojovou teorií Charles Darwin (1809 - 1882), který ji postavil na třech postulátech:
1. jedinci i jejich potomci jsou variabilní;
2. potomků je víc než rodičů;
3. prostředí ovlivňuje nárůst potomků a některé jejich neobvyklé varianty.
Evoluce podle Darwina probíhá tak, že z potomků, kteří mají odlišné vlastnosti, přežijí jen ti, jež jsou nejlépe přizpůsobeni okolnímu prostředí. Tento výběr nazval přirozeným (přírodním) a v důsledku toho může docházet ke vzniku nových druhů organismů. Darwin svou teorii přírodního výběru shrnul v díle "O vzniku druhů přírodním výběrem", které vydal v roce 1859. Pro zajímavost uvedu, že termín "evoluce" poprvé použil už dříve švýcarský přírodovědec Charles Bonnet (1720 - 1793) pro popis procesu vývoje neživých i živých bytostí.

HLAVNÍ PRAMENY:
[1] Biblí svatá, aneb všecka svatá písma Starého i Nového zákona, Biblická společnost Britická a zahraniční, Praha 1887
[2] J. Buchar a kol.: Život, Mladá fronta, Praha 1987
[3] http://en.eikipedia.org/wiki/Abiogenesis[4] http://evolucezivota.wz.cz/[5] J. E. Luhr: Země, Knižní klub, Praha 2004
[6] K. Pacner: Hľadáme kozmické civilizácie, Obzor, Bratislava 1977
[7] K. Pacner: Poselství kosmických světů, Panorama, Praha 1987
[8] J. Schicatano: Původ života na planetě Zemi - http://www.godandscience.org/evolution/lifeonearth.html[9] R. Winston: Člověk, Knižní klub, Praha 2005
[10] http://www.celysvet.cz/teorie-vzniku-zivota-na-zemi-zpochybnena.php-----
Příště: Od geocentrismu k heliocentrismu; plánované zveřejnění: 24.1.2011.