Země vznikla před 4,6 miliardy let. Dalších několik set milionů let byl její povrch příliš horký na to, aby umožňoval vznik jakéhokoliv druhu života. Teprve asi o jednu miliardu let později byl na jejím povrchu život a zanechal o sobě důkazy v podobě zkamenělých mikrobiálních biofilmů. Život tedy vznikl během zhruba půl miliardy let a vědci mají tři základní teorie o tom, jak k tomu mohlo dojít.

Zážeh bleskem

Atmosférické podmínky v době, kdy se na Zemi objevil život, byly velmi odlišné od těch, které na ní panují nyní, upozorňuje Jim Cleaves, spoluautor knihy A Brief History of Creation: Science and the Search for the Origin of Life (Stručná historie stvoření: Věda a pátrání po původu života.)

V padesátých letech 20. století si nositel Nobelovy ceny Harold Urey uvědomil, že ve většině atmosfér Sluneční soustavy převládají dusík a metan. Domníval se, že stejný typ atmosféry mohla mít v počátečních fázích svého vývoje i planeta Země a že její atmosféra se obohatila kyslíkem až přítomností života. Předpokládal také, že tato raná atmosféra „mohla být dobrým základem pro vznik organických sloučenin, které mohly být předstupněm života“, vysvětluje Cleaves.

Urey brzy pověřil svého studenta Stanleyho Millera laboratorním pokusem, jenž jeho teorii ověří. V rámci pokusu, který vešel do historie jako Millerův-Ureyův experiment, Miller sestavil uzavřený systém, v němž se zahřívala voda. Její molekuly se vázaly na molekuly dalších plynů – vodíku, metanu a amoniaku. Do vzniklé směsi pak vydával výboje elektrického proudu (výboje podobné blesku). Následně byla směs ochlazena, aby zkondenzovala a vrátila se do vody ve formě kapek jako déšť.

Výsledky experimentu byly ohromující. Během jednoho týdne se experimentální „oceán“ zbarvil do červenohněda. Tato barva byla důsledkem spojení molekul a poté i vzniku aminokyselin – základního stavebního kamene života. Pozdější výzkumy ukázaly, že složení rané atmosféry Země se od výchozích podmínek Millerova experimentu mírně lišila – jejími hlavními složkami byly dusík a oxid uhličitý, zatímco vodík a metan byly přítomny pouze v menším množství.

Principy, které Miller objevil, však platí dodnes. Blesk v kombinaci s dopadajícími asteroidy a ultrafialovým zářením Slunce vytvářel kyanovodík, který následně reagoval se železem ze zemské kůry obsaženým ve vodě a vytvořil složitější sloučeniny jako cukry. Je možné, že se tyto sloučeniny spojily a vytvořily vlákna ribonukleové kyseliny (RNA), klíčové složky života, uchovávající genetickou informaci; v určitém okamžiku se molekuly RNA začaly samy replikovat a život na Zemi mohl začít.

Klíčem k tomu, jak se molekuly RNA vyvinuly ve složité buněčné struktury obklopené ochrannými membránami, mohou být takzvané koacerváty. Tyto kapénky, obsahující bílkoviny a nukleové kyseliny, dokážou spojovat své dílčí složky podobně jako buňky, ovšem bez použití membrán; podle některých odborníků takové kapénky fungovaly jako protobuňky, v nichž se koncentrovala raná RNA a další organické sloučeniny.

Vesmírný původ

Podle jiné hypotézy mohly aminokyseliny a některé další důležité látky jako uhlík a voda, doputovat na Zemi v rané fázi jejího vývoje z vesmíru – vědci totiž přítomnost aminokyselin odhalili na kometách a meteoritech. Látky se tak mohly dostat na zemský povrch v rané fázi vývoje Země při srážce s mimozemskými tělesy.

Podle nositele Nobelovy ceny za chemii Jacka Szostaka z Chicagské univerzity, který vede interdisciplinární iniciativu Origins of Life (Původ života), byly dopady asteroidů a komet téměř jistě nedílnou součástí vzniku života.

Podle vědce by raná atmosféra Země, složená z dusíku a oxidu uhličitého, byla pro některé z předpokládaných chemických reakcí v Millerově směsi vodíku, metanu a amoniaku méně příznivá; k tomu však dodává, že středně velký náraz by mohl přechodně vytvořit atmosférický vodík a metan, což by byl dostatečný impulz k nastolení podmínek pro vznik sloučenin.

Chyběly by paprsky

Podle jiné teorie mohl život vzniknout v hlubinách v oceánu, a sice v blízkosti hydrotermálních průduchů na mořském dně. Tuto hypotézu však Szostak odmítá.

„Vezmeme-li v úvahu chemické procesy vedoucí od jednoduchých výchozích materiálů ke vzniku nukleotidů a RNA, je tam několik kroků, které se neobejdou bez slunečního UV záření. Sluneční záření je hnací silou některých reakcí,“ vysvětluje odborník. „Je zdaleka největším zdrojem energie a bylo tomu tak i v raných fázích vývoje planety. Takže skládá-li se nějaká chemická reakce z více chemických kroků, které vyžadují UV záření, nemůže tato reakce probíhat hluboko v oceánu.“

Je však téměř jisté, že život vznikl ve vodě. „K chemickým reakcím potřebujete rozpouštědlo,“ upozorňuje Cleaves. „Potřebujete kapalinu – a v podmínkách, které panují na povrchu planet, jsou stabilní pouze některé kapaliny. Tou nejrozšířenější kapalinou byla i v rané Sluneční soustavě voda.“

Podle Szostaka je však mnohem pravděpodobnější, že život vznikl „na povrchu Země – nejspíše v mělkých jezírkách či horkých pramenech, v okolí takzvaného impaktu (místa dopadu astronomického tělesa) či ve vulkanických oblastech“. Ke vzniku života mohla přispět i rozsáhlá sopečná činnost – v neposlední řadě tím, že při ní vznikalo obrovské množství lokálních blesků.

Je možné, že ačkoliv veškerý život na Zemi má jednoho společného předka – například nějakou neznámou mikrobiální formu života, která mohla již dávno zaniknout, život sám mohl začít při několika různých příležitostech a několika různými způsoby. Jeho další vývoj však mohly utlumit dopady komet nebo se nová forma života nedokázala prosadit, dokud nevznikla molekula na bázi RNA, jež je předchůdcem nás všech. „Možná to byla opravdu jenom náhoda,“ uvažuje Cleaves.

Vznikal a zanikal

Pokud se tak skutečně stalo – pokud život začal a vícekrát zanikl, než konečně „zapustil kořeny“ – téměř jistě se nikdy nedozvíme, o jaké formy života šlo, protože po své existenci nezanechaly žádné stopy.

Život se mohl ubírat zcela jinou cestou, která by nakonec nevedla k existenci květin, stromů, dinosaurů či lidí. Klíčem k pochopení toho, jak vznikl život, říká Szostak, je nahradit jednu otázku řadou mnohem menších. „Život je tak složitý systém, že i ta nejjednodušší bakterie nebo virus má tisíce pohyblivých částí. Je těžké pochopit, jak se něco takového mohlo objevit z ničeho nic,“ říká. „A odpověď zní, že to z ničeho nic nebylo. Dělo se to postupně.“

Zdroje: