Vznik života na Zemi

NÁZORY NA VZNIK ŽIVOTA

Hledání odpovědí na tři základní otázky:

• kdy život vznikl (časové vymezení)

• kde život vznikl (v jakém prostředí)

• za jakých podmínek život vznikal (které vnější faktory se uplatňovaly při formování života)

Kreační teorie (kreacionismus)

• život vznikl náhle zásahem nadpřirozené síly (např. boha)

• tuto myšlenku zastávali mj. i C. Linné, R. Hooke nebo J. B. Lamarck

• mnozí ale uznávají i myšlenku evoluce – např. P. Teilhard de Chardin: křesťanský evolucionismus (syn. teistická evoluce) = kombinace náboženského a vědeckého výkladu

Teorie samoplození

• vznik organismů přímo z neživé hmoty (např. žáby z bahna, myši z obilí apod.)

• vyvrátil francouzský chemik Louis Pasteur

Teorie panspermismu

• život rozšířen v celém vesmíru ve formě tzv. kosmozoí, která se ve vhodných podmínkách rozvinou do vyšších forem

• nevysvětluje tedy vznik života jako takového, jen jeho objevení se na Zemi

• rozpracoval švédský chemik S. Arrhenius, současně zastává i H. C. Crick (jeden z objevitelů struktury DNA)

Teorie evoluční, autochtonní abiogeneze

• vznik života postupných vývojem z neživé hmoty přímo na Zemi

TEORIE EVOLUČNÍ, AUTOCHTONNÍ ABIOGENEZE

• • proces vzniku života zahrnuje dvě fáze

    • • chemická evoluce = vznik stavebních látek živé hmoty

      • biologická evoluce = vznik buněk a jejich vývoj po dnešní dobu

Chemická evoluce proběhla v několika etapách a zahrnuje v sobě

• • • vznik jednoduchých organických sloučenin abiogenetickou cestou již v době formování zemské kůry (tj. cca před 4 mld. let)

      • • praatmosféra měla redukční charakter, obsahovala řadu jednoduchých sloučenin (voda, vodík, oxid uhličitý, sulfan, amoniak, dusík, fosfan, kyanovodík…)

        • z těchto látek mohou při dodání energie (např. UV záření, teplo vulkanických pochodů, elektrické výboje) vzniknout jednoduché sloučeniny (aminokyseliny, dusíkaté heterocykly)

        • výše popsané prokázáno experimentálně: Millerův-Ureyův experiment

        • zajímavá je i teorie živých jílů (katalýza vzniku nukleových kyselin)

    • vznik koacervátů a metabolonů

      • • z koloidních roztoků makromolekulárních látek vznikají za vhodných podmínek spojováním koloidních částic s opačnými elektrickými náboji na svém povrchu shluky – ty vytvářejí oddělenou disperzní fázi ve formě malých kapiček = KOACERVÁTY (pokusy Oparin, Haldane)

        • předchůdci buněk = PROTENOIDNÍ MIKROSFÉRY (vznikají spontánně ochlazením vodných roztoků polypeptidů, podobné vlastnosti jako buňky: růst, komplexita, dvojitý obal, elektrický potenciál apod.)

        • koacerváty a mikrosféry představují první termodynamický otevřený systém = METABOLON (pozor, nejedná se ale o předchůdce organismů – informace o struktuře a katalytické aktivitě protenoidů, jejichž nahodilé uskupení umožnilo metabolické projevy, se ztrácela se zánikem metabolonu, chybí schopnost autoreplikace!)

Biologická evoluce

• • • aby mohly metabolony nastoupit cestu evoluce, musely nejdříve získat schopnost autoreplikace – otázka vzniku života souvisí se vznikem genetického kódu a zabezpečením přesné replikace nukleové kyseliny, obsahující ve své struktuře genetickou informaci

    • přímí předchůdci organismů = PROBIONTY: nedokonale se replikující systémy bez ustáleného genetického kódu, replikace RNA bez účasti enzymů (nepřesné), RNA štěpy - při některé nahodilé fluktuaci mohlo dojít k situaci, kdy určitá molekula RNA soustředila ve své nukleotidové sekvenci tři na sebe navazující funkce:

      • • po autokatalyckém štěpení dala vznik množině ribonukleových kyselin, z nichž každá kódovala jednoznačně jednu určitou aminokyselinu,

        • při překladu se těmito RNA syntetizoval enzym RNA-polymeráza,

        • byla selektivně replikována touto RNA-polymerázou, protože ve své sekvenci obsahovala vazebné místo pro tento enzym

    • tím se fluktuace stabilizovala a selektovaná molekula RNA nabyla charakteru pravého genomu, vznikly PROTOBIONTY: prvotní organismy, u nichž došlo k oddělení replikace od translace (spojeno se vznikem DNA zpětnou transkripcí RNA) => tři navzájem oddělené toky informací:

      • • • replikace prostřednictvím DNA,

          • transkripce DNA do mRNA,

          • translace mRNA do primární struktury proteinů

    • tyto praorganismy vývojově směřovaly k buňce prokaryotního typu, eukaryogeneze (vznik eukaryotické buňky) následovala později