Evolučná abiogenéza
Z Wikipédie
-
- Pozri aj vznik života
Evolučná abiogenéza je v súčasnosti prírodovedcami všeobecne najviac akceptovaná teória vzniku života, spočívajúca v postupnom a zákonitom vývoji (preto "evolučná") živej hmoty (organických zlúčenín) pôvodne z neživej hmoty. Ak navyše predpokladáme, že k tomuto vzniku došlo priamo na Zemi, hovoríme o autochtónnej (evolučnej) abiogenéze. Autorom autochtónnej evolučnej abiogenézy bol pôvodne v roku 1924 sovietsky biológ a biochemik A. I. Oparin (1894 - 1980).
Obsah |
[úprava] Podmienky na Zemi
Planéta Zem bola od svojho vzniku až po obdobie pred približne 3,8 miliardami rokov nehostinným prostredím pre vznik života. Panovali vysoké teploty, ktoré organické zlúčeniny neznášajú, intenzívne žiarenie, kým planéta samotná bola zrejme bombardovaná veľkými objektami z vesmíru. Pred približne 3,8 miliardami rokov začali byť podmienky priaznivejšie, hoci stále odlišné od dnešných. Hlavným rozdielom bola neprítomnosť vzdušného kyslíka (O2), prípadne jeho prítomnosť v stopových množstvách. V takých podmienkach mohli na Zemi vznikať organické látky a zlúčeniny aj bez pomoci živých organizmov (tento proces sa nazýva abiotická syntéza). Syntézu organických látok tohto typu prvýkrát preukázal Stanley Miller v roku 1953, keď sa mu pomocou elektrických výbojov podarilo vytvoriť z vody, metánu a amoniaku množstvo organických látok (aminokyseliny, cukry ale aj puríny a pyrimidíny - zložky RNA a DNA). Neskôr ju potvrdili aj iné laboratóriá v rôzne modifikovaných podmienkach.
Organické zlúčeniny však nemuseli nevyhnutne vzniknúť na Zemi, mohli byť dopravené na Zem aj meteoritmi z kozmu. Nachádzame ich totiž práve v meteoritoch (napr. meteorit Murchison, ktorý dopadol v roku 1969 v Austrálii a bol analyzovaný hneď po dopade, obsahoval veľké množstvo aminokyselín), ale aj v atmosfére Jupitera a Saturnu, či vo hviezdnom prachu.
[úprava] Kedy vznikol život
Planéta Zem je stará približne 4,5 miliard rokov. Samotný vznik života sa pravdepodobne neodohral skôr ako pred 3,8 miliardami rokov, pričom najstaršie známe skameneliny života nachádzame vo vrstvách starých 3,5 miliardy rokov. Ak však prvotné organizmy boli hyperthermofilné (žijúce pri teplotách 80 až 110 °C), život mohol vzniknúť oveľa skôr.
[úprava] Ako vznikol život
Existuje viacero teórií vysvetľujúcich vznik života. Sú založené na laboratórnom výskume chemických vlastností pre život významných chemických látok v podmienkach viac-menej podobných podmienkam v rannom štádiu vývinu planéty Zem. Najrozšírenejší názor v súčasnosti je, že prvé živé organizmy vznikli hlboko v oceáne v okolí tektonických komínov chrliacich horúcu vodu bohatú na minerály. (Existuje však aj názor, že život nevznikol na Zemi, ale bol na Zem prenesený napríklad prostredníctvom meteoritov.)
Vznik biologických membrán bol v podstate samovoľný, ako preukázal Alexander Ivanovič Oparin (nazval ich koacerváty). Prvými molekulami tvoriacimi vlastné kópie (replikácia) boli krátke úseky RNA, správnemu usporiadaniu jednotlivých báz do krátkych úsekov RNA mohol napomôcť povrch niektorých hornín (napr. pyritu), ktorý mal katalitickú funkciu. Vlákna RNA sa dokážu množiť bez pomoci bielkovín (samoreplikácia). Takéto systémy preto mohli podliehať evolúcii (prevládli tie, ktoré sa dokázali najefektívnejšie replikovať). Molekuly RNA sú jednovláknové, ale to vlákno sa môže čiastočne spájať samo zo sebou, čím vzniká komplikovaný systém slučiek. Ich priestorové usporiadanie je priamo závislé na poradí báz vo vlákne. Toto usporiadanie umožňuje mnohým RNA fungovať ako enzým - ribozým. Kľúčová pri vzniku života bola pravdepodobne spolupráca krátkych úsekov RNA v obmädzenom priestore, akým mohli byť štruktúry podobné Oparinovým koacervátom, alebo skôr membránové slučky viazané na povrchu hornín. Hneď ako začala aktivita RNA prispievať ku rastu membrán mohlo dôjsť k ich trvalému spojeniu a takýto systém by sme už mohli nazvať živým.
Najťažšou výzvou pre vedcov je vyriešiť otázku, ako došlo ku spojeniu RNA, DNA a bielkovín. Prvotné ribozýmy pravdepodobne viazali rôzne aminokyseliny, ktoré im pôvodne slúžili ako kofaktor (napomáhali ich enzymatickej funkcii), a táto vlastnosť bola neskôr využitá pri tvorbe bielkovín.
Čo sa týka spojenia RNA a DNA, predpokladá sa, že prvé bunkové štruktúry boli RNA bunky. Tieto bunky boli napádané rôznymi vírusmi. DNA mohla pôvodne vzniknút ako stabilnejšia forma genetického kódu týchto vírusov (molekula DNA je oveľa stabilnejšia ako RNA), aby mohli ľahšie prečkať obdobie medzi uvolnením sa z pôvodnej napadnutej bunky až po napadnutie ďalšej bunky. DNA vírusy, ktoré stratili svoju infekčnosť mohli pretrvať v bunke a postupne sa stať súčasťou jej genetického kódu. (Zabudovávanie genetického materiálu vírusov do buniek hostitelského organizmu prebiehalo potom nepretržite až do súčasnosti.)
Prvé organizmy boli chemoautortrofné (t.j. nie heterotrofné ako predpokladal Oparin) a priamo záviseli od geologickej činnosti Zeme, ktorá im dodávala potrebnú energiu. Až vznik fotosyntézy znamenal zmenu vďaka ktorej sa organizmy rozšírili po celej planéte.
Problémom pri skúmaní vzniku života je, že tento proces nevieme priamo pozorovať, chýbajú nám viaceré detaily o vtedajších podmienkach a zatiaľ nerozumieme úplne ani fungovaniu súčasných buniek.
[úprava] Pozri aj
[úprava] Externé odkazy
[1] - kvalitná slovenská stránka zaoberajúca sa problematikou tohto článku.