Kolektivu Pražáků a Brňáků, některým toho času v Coloradu, většinou ale z Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského v Praze se nyní teorii vzniku života z prvotní polévky podařilo silně podepřít. Vyšla jim práce ve sborníku americké Národní akademie věd. (PNAS) a v ní popisují pravděpodobný a až překvapivě snadný, vznik základních stavebních kamenů ribonukleové kyseliny. Molekuly, která je považována za látku, která stála u zrodu života. Při jejím vzniku měly kdysi dávno asistovat asteroidy. Dnes vědcům při jejich pokusech asistoval ASTERIX.
Do Prahy ho dovezli v roce 1998 z Garchingu u Mnichova za cenu jedné marky. Je to jodový laserový systém, který dokáže simulovat podmínky, jaké u nás panovaly v době velkého bombardování. Před asi čtyřmi miliardami let prý byly dráhy plynných planet blízko sebe a doprovázely je mraky asteroidů, které se po vzniku současných pevných planet staly poněkud bezprizornými. V jednu chvíli, to když začaly dráhy Jupiteru a Saturnu rezonovat, postrčilo to plynné planety dál od Slunce a ty pak svou gravitací poslaly roje asteroidů do vnitřku sluneční soustavy.
Na Zemi tak vzniklo peklo, při němž se ale také mnohé upeklo. To, co mnohem později ničilo dinosaury, mělo při dřívější premiéře i svou světlou stránku. Nejspíš tu rozhodující při vzniku života. Tak to alespoň vypadá z laserem navozených podmínek, kterými vědci simulovali dobu, kdy se šutry padající z nebe strefovali do roztoku formamidu (H2NCOH). Jednoduché molekuly obsahující vodík, dusík, uhlík a kyslík, a které tu kdysi bylo dosti.
Když se do roztoku něčím hodně rychle plácne, nebo posvítí laserovým paprskem (jódový laser pracuje na základní vlnové délce 1 315 nm), ohřeje se. Když jde o terawattový ASTERIX, který na plochu ne o moc větší, než centimetr čtvereční, dopraví ekvivalent výstupu mnoha jaderných elektráren (miliarda kilowatt), je tam necelou miliardtinu sekundy asi sedm a půl tisíce stupňů Celsia. Podle fyziků to je zhruba tolik, kolik toho zvládají při dopadu asteroidy. Disociované molekuly formamidu pak začnou dávat vznik vysoce reaktivním radikálům CN a NH a ty následně reagují s molekulami formamidu za vzniku adeninu, guaninu, cytosinu a uracilu.
Toť vše.
Možná by ještě slušelo dodat zmínku o pokusu, který před čtyřmi lety provedli američtí vědci v Georgia Institute of Technology. I když neměli po ruce tak velké kladivo jako ti naši, také se jim z formamidu podařilo komponenty nukleových kyselin vymáčknout. Použili zdroj fotonů o vlnové délce 254 nanometrů a posvítili s ním do komůrky s formamidovou polévkou zahřátou na méně než na kolik pečeme v troubě kuře (pouhých 130 stupňů Celsia). V podstatě mnohem primitivnějším pokusem se jim podařilo zjistit totéž, co našemu týmu. UV světlem, kterého Slunce i blesky produkují i dnes dost, jim z mírně zahřátého formamidu také vypadl guanin, adenin a hypoxantin.
Ale ať už byly na vině asteroidy, nebo UV fotony ze sluníčka, zdá se být prokázáno, že základních molekul pro život jsme tu nejspíš měli habaděj, což vznik života dělá mnohem jednodušší a pravděpodobnější, než co jsme si o tom ještě nedávno mysleli.
Literatura
Martin Ferus, David Nesvorný, Jiří Šponer, Petr Kubelík, Regina Michalčíková, Violetta Shestivská, Judit E. Šponer, Svatopluk Civiš.: High-energy chemistry of formamide: A unified mechanism of nucleobase formation, PNAS, 2014 DOI: 10,1073 / pnas.1412072111
V. Hud, Thomas M. Orlando. Guanine, Adenine, and Hypoxanthine Production in UV-Irradiated Formamide Solutions: Relaxation of the Requirements for Prebiotic Purine Nucleobase Formation. ChemBioChem, 2010; 11 (9): 1240 DOI: 10.1002/cbic.201000074
RNA svět - polemika o počátku života
Autor: Pavel Houser (26.09.2005)
Diskuze:
Vznik života dle 2.zákona termodynamiky
Martin Bousa,2014-12-24 12:59:59
Hezké vánoce,
v souvislosti s uvedenou tématikou bych rád odkázal na nedávno uveřejněnou publikaci: http://www.businessinsider.com/groundbreaking-idea-of-lifes-origin-2014-12, která poprvé vysvětluje vznik replikátorů na bázi fundamentální fyziky. Prapolévka při vzniku život zde hraje určitou roli, ale ne zcela zásadní, podmínky vzniku života se zdají být mnohem obecnější.
M.Bouša
Zajímavý poznatek
Jakub Klos,2014-12-11 14:17:48
Přeji vědcům z Brna mnoho dalších úspěchů v nalézání počátků života na Zemi. Sice to nevysvětluje historii (neboť to nikdo nepamatuje a možností může být jistě více), ale je to zajímavá spekulace, která vysvětluje, kde se berou písmena v informaci nukleových kyselin. Stále mi chybí smysluplná informace z těchto písmen, zvlášť když tu informaci nemá kdo (co) přečíst. To je ten problém, který nás dělí do dvou hlavních skupin. Mě také zajímá, kde se bere hmota pro vytvoření života. To skutečně mohlo být z nějaké polévky, ale bez návodu na poskládání těch kamenů (mimochodem ještě spousta těch kamenů chybí objasnit) to nikdy nebude živé - funkční. Na druhou stranu ani bůh není schopen vyčarovat život (jak ho známe) bez potřebných chemických látek.
Navod netreba
Jiri Matus,2014-12-11 17:52:09
Právě, že žádný návod netřeba. Pokusím se to vysvětlit.
Nejprve vznikly (náhodně) jednoduché replikátory, třeba na bázi RNA, nebo ještě něčeho jednoduššího, které se dokázaly replikovat (žít) dostatečně dlouhou dobu. Jelikož jich bylo ohromné množství (trilióny miliard), dozházelo při replikaci k nesmírnému množství chyb. Ty buď vymizely (špatná, pomalá, nemožná replikace), anebo se naopak rozšířily (lepší, rychlejší, účinnější, jiná replikace, nebo např. lepší přilnavost molekul ke stavebním kamenům v té prapolévce). A jelikož se tyto 'chyby' kumulovaly, a kumulovaly se jenom ty výhodné, tak postupně vzniklo něco co bylo složitější a lépe vybavené k životu na Zemi.
Ještě k té kumulativní selekci... to je hrozně důležité a znamená to, že každá další generace (po náhodně a výhodné mutací) byla lepší, než ta původní generace a postupně převládla v celé populaci, protože byla úspěšnější. Pak přišla další výhodná mutace a ta zase automaticky časem převlála v populaci atd atd.
Mezitím byly tisíce nevýhodných mutací, které se ale nerozšířily, protože jejich nositelé neuměli předat tuto mutací, např neuměli se správně replikovat, nebo neuměli využívat zdroje tak efektivně.
Ted si zkuste představit kolik času to mělo pro vývoj, zdokonlováni, kumulaci 'výhodných chyb'. Milión let, to je 10 tisíc století! A těch miliónů bylo k dispozici hodně... kolik? no asi tak milión (tedy miliarda let).
A teké si musíme uvědomit, že tyhle primitivní replikatory se množily v řádu minut (spíše sekund, byly-li zdroje).
Takže když si vezmeme obrovské množství replikátorů, rychlost množení, množství času a když si uvědomíme, že docházelo ke KUMULATIVNI selekci těch 'lepších' replikátorů, časem se objevilo něco, co se umělo pohybovat, nebylo vázané na omezené lokální zdroje, umělo chytat kořist, využívat sluneční energii atd atd ... až je tady entita, která přemýšlí o tom, jak vlastně vznikla :-)
RNA je skvelá a stačí
Tomáš Štec,2014-12-11 19:23:19
Báze RNA sú skvelé. Molekula RNA, ktorá má tendenciu vyrábať v okolitej polievke so zásobou báz svoje kópie už nie je tak zložitá. Na rozdiel od DNA, ktorá nám slúži len na stabilné uloženie genetickej informácie a je evolučne mladšia, RNA sa vyskytuje aj vo funkčných celkoch (RNA enzýmy).
dopad asteroidu nestačí
Stanislav Kaštánek,2014-12-10 20:31:17
Asteroidy a vznik života z nukleových bází je asi jako mořský písek a mrakodrap na Manhattenu. Písek je třeba do betonu, ale k silně v přírodě nepravděpodobnému mrakodrapu je hodně daleko.
Kdyby stačil náraz asteroidu, tak bude vyspělý život na Marsu. Je třeba hodně vody, prvotní fotosyntéza v oceánu vyrobila kyslík, hodně kyslíku, z něj vznikl ozon, který asi od doby před 600 miliony let chrání život na povrchu Země. Jinak byl zalezlý před zářením pod vodou.
To se nedivím,
Jan Kment,2014-12-10 19:36:04
s odborností jsem na tom stejně :-). Ale právě tady na Oslu jsem se o tom dočetl. Co si pamatuju z obrázků, je v rybím těle zhruba nad řití. Je to nepatrná kůstka, takže ji při vánočním kuchání sotva najdete.
Ale už dříve mě jako výtvarníka zaujalo, že všichni obratlovci od žab výše mají velmi podobnou stavbu kostry, jakoby ty budoucí variace až ke vzpřímené postavě a ruce Paganiniho byly předem předpokládány.
O ničem se nehádám. Nejsem kreacionista, ale silný dojem nějakého "plánu" tu je.
Pardon,
Jan Kment,2014-12-10 19:37:51
To byla reakce na pana Brože a pana Krupičku. Nějak to nefunguje :-)
zdravím kolegu výtvarníka!
Jiří Novák,2014-12-11 15:09:36
Ryby opravdu mají něco, co se v angličtině nazývá pelvic girdle. Viz obrázek: http://www.ucl.ac.uk/museums-static/obl4he/vertebratediversity/5.Labelled_carp_skeleton.jpg
Otázkou je, nakolik je tato struktura homologická s naší pánví. Možná ale je homologická s kostí pánevní, kdo ví (anatomové určitě vědí).
Nemůžu se ale ztotožnit s tou představou evoluce, plánované dopředu. Jednak to z principu nejde naplánovat. Druhak evoluce vždycky může stavět jen na tom, co má k dspozici, takže se nemůžeme divit, že nám ta pánev možná vznikla z nějaké kůstky, kterou měla už ta ryba. Kdyby tu kůstku neměla, vznikla by pánevní kost z něčeho jiného, třeba z příčných výběžků ubratlů kosti křížové.
To se nedivím,
Jan Kment,2014-12-10 19:34:10
s odborností jsem na tom stejně :-). Ale právě tady na Oslu jsem se o tom dočetl. Co si pamatuju z obrázků, je v rybím těle zhruba nad řití. Je to nepatrná kůstka, takže ji při vánočním kuchání sotva najdete.
Ale už dříve mě jako výtvarníka zaujalo, že všichni obratlovci od žab výše mají velmi podobnou stavbu kostry, jakoby ty budoucí variace až ke vzpřímené postavě a ruce Paganiniho byly předem předpokládány.
O ničem se nehádám. Nejsem kreacionista, ale silný dojem nějakého "plánu" tu je.
Asterix
David Vetlinger,2014-12-10 14:49:27
Asterix s tim laserem, co se ho Němci rádi zbavili, je šrot a pokud vím, tak hodně nákladný. Asterix pulses of light at the fundamental line of 1,315 micrometres wavelength with a total energy of about 1 kilojoule (or tripled to the third harmonic at 438 nanometers with lower pulse energies) and peak powers of around 3 terawatts.
Proto museji vymyslet ptákoviny, aby ospravedlnili jeho provoz, údržbu, náklady na budovu, klimatizaci, energii,....
:-))))))
Roman Gramblička,2014-12-10 09:56:18
s tou pánevní kostí je to zajímavé :-))). A co třeba chobotnice, brouci či pavouci, u nich by jsme ji hledali taky marně.
No ale, k teorii panspermie jsem byl vždycky skeptický. Jak by asi mohl život vzniknout ve vzduchoprázdné, extrémně ledové nicotě vznikající slunečné soustavy, na kometách či asteroidech? Že by vznikl v jiném hvězdném systému, přežil miliony let v mrazu a radiaci a náhodou doletěl k nám je prakticky nemožné. Že by vzniknul na Marsu a pak byl impaktem odmrštěn k nám je taky zbytečně komplikované, nemluvě o tom, jak by přežil extrémní podmínky při impaktu. Zato v mořích na zemi, u hydrotermálních sopouchů byl "smrádek a teploučko", takřka ideální podmínky na to, aby se tam nejrůznější molekuly vázali a zase štěpili, různě zhlukovali, za pomoci katalyzátorů, vystupujících ze sopouchů, za poměrně stabilních podmínek, v ideálním rozpouštědle (voda) a po neomezenou dobu - desítky milionů let.
CHYBA ve vlnové délce
Radim Dvořák,2014-12-10 09:41:32
Ne 1315 mikrometrů (to jsou nějaké mikrovlny), ale 1,315 tj. 1315 nm - blízká infračervená oblast.
na počátku bylo číslo, na konci jsou tzv. restituc
Josef Hrncirik,2014-12-10 07:45:36
e. Kdyby vědcové použili anhydrid formamidu , tzv.("Zyklon B"), nemuseli by svou polévku až tak mnoho přihřívat.
a stejně
Jan Kment,2014-12-09 23:30:41
mám divný pocit, jakoby vyšší pozemský život měl nějaký pravzor. Proč mají například ryby pánevní kost?
Ryba a panev
Martin Krupicka,2014-12-10 08:36:18
Můžete být konkrétnější s tou pánevní kostí? Ryby kuchám pravidelně a zatím jsem na nic, co by pánevní kost připomínalo nenarazil.
Taky by mě to zajímalo, kde ta pánevní kost je
Pavel Brož,2014-12-10 10:43:51
Předesílám, že mé znalosti o ichtyologii jsou orientovány převážně z gastronomického pohledu, nicméně taky by mě zajímalo, kde třeba u takového pstruha je, ještě nikdy jsem nic takového nenašel, a to jsem jich už pěkných pár stovek zbaštil. Má to snad být název nějakého konkrétního obratlu na páteři? Upozorňuji, že vypadají všechny stejně.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
