Pavel Kábrt, V humnech 10/14, 193 00 Praha – Horní Počernice, tel [phone]

Spekulativní rekonstrukce
Než se zcela ponoříme do teorie chemické evoluce, bude užitečné zamyslet se nad vztahem výzkumu vzniku života k vědě jako takové. Předmět tohoto výzkumu nemohl sledovat žádný pozorovatel. Podle některých tento nedostatek přímého pozorování zcela vyčleňuje otázku vzniku života z oblasti legitimní vědy. George Gaylord Simpson v jiné souvislosti uvedl:
Jakákoliv přijatelná definice vědy říká, že tvrzení, která nelze podložit pozorováním, nejsou ve skutečnosti o ničem - nebo jsou přinejmenším nevědecká. (Důraz je původní).
Vzhledem k tomu, že teorie vzniku života nelze ověřit pozorováním, nemůže věda poskytnout žádné empirické informace o vzniku života. Může pouze navrhnout přijatelné varianty rekonstrukce událostí, které vedly ke zformování života na Zemi.

Silná stránka vědeckého přístupu ke zkoumání neživé přírody spočívá v jeho schopnosti jevy vysvětlovat a předpovídat na základě pozorovatelných a opakovatelných dějů pomocí známých zákonů. Její slabinou je naopak neschopnost zkoumat jedinečné, neopakovatelné události. Časopis Nature komentuje toto omezení vědy takto:

Ti, kteří se zabývají problematikou vzniku života, musejí nutně stavět na písku, což je důvodem, proč se na tuto oblast výzkumu pohlíží tak často s hlubokou nedůvěrou. Hemží se často divokými spekulacemi. Některé pokusy vysvětlit vznik života na Zemi mají i přes svou důmyslnost mnoho společného s fantastickou literaturou a jen málo s teoretickou dedukcí, kterou lze konfrontovat s důkazy založenými na určitém pozorování.²⁰
Přirozená vysvětlení vzniku života jsou skutečně spekulativní. Znamená to ale, že veškerý výzkum na tomto poli je neplodný nebo bezcenný? Stejným způsobem lze posuzovat i pokus o rekonstrukci jakýchkoliv jedinečných událostí minulosti. Vždyť Scotland Yard nebo FBI využívají, občas dokonce s obrovským úspěchem, poznatky soudního lékařství v některých neobvyklých kriminálních případech. Krevní skvrny a otisky prstů, předkládané u soudu jako nepřímé důkazy, poskytují informace o pachateli. Jejich smysl spočívá v tom, že tvoří součást určitého spekulativního, ale přijatelného, scénáře, který rekonstruuje děj, jenž se udál v minulosti. Takový scénář zůstává, bez ohledu na jeho přijatelnost, vždy jen spekulací a pravda, která se skrývá za krevními skvrnami a otisky prstů, může být zcela odlišná. Pokud se porota rozhoduje na základě nepřímých důkazů, je zde vždy určité riziko a nejistota. A přece vynášejí poroty rozsudky i v takových případech a to za podmínky, že odůvodnění nevzbuzuje žádné rozumné pochybnosti. V tom spočívá hodnota spekulace při rekonstrukci nějaké uplynulé události. Vytvořený spekulativní scénář může přimět obžalovaného k doznání nebo může vést k objevení nových svědků; jeho hlavní hodnota ovšem spočívá v tom, jakým způsobem ho dokáže pohotový právník použít k vyvolání přesvědčivého dojmu na porotu, která vynáší konečný rozsudek.

Výzkum chemické evoluce se nápadně podobá soudnictví. V souladu s názorem, že život vznikl pomocí procesů, které stále probíhají, uvádí řada vědců své laboratorní pozorování a experimenty jako nepřímé důkazy přirozeného vzniku života. Předpokládá se, že na tehdejší Zemi sice panovaly odlišné podmínky než v současnosti, ale probíhaly tytéž procesy. Jestliže nyní dokážeme v laboratoři reprodukovat podmínky, jaké byly v dávné minulosti, můžeme pozorovat i změny, které tenkrát proběhly. Na tomto přesvědčení jsou založeny prebiotické modelové experimenty, popisované v literatuře týkající se chemické evoluce.

"Uvedený předpoklad v sobě zahrnuje podmínku, že v době vzniku života 'nevstoupila do přírody' žádná nadpřirozená síla, která by nějakým podstatným způsobem zasáhla do dění a pak zase zmizela ze světa."²¹ (Ve skutečnosti je tento předpoklad, že v době vzniku života ani později nedošlo k žádnému inteligentnímu - účelnému - zásahu do působících přirozených sil nebo k jejich manipulaci, jediným požadavkem uvedeného názoru). Tvůrci teorie chemické evoluce uznávají její spekulativní charakter a předkládají ji jako vysoce přijatelný scénář vzniku života. My souhlasíme s tím, že práce na těchto rekonstrukcích má svou vědeckou hodnotu a neměla by se zavrhovat.

Kromě toho jen málo záleží na zdroji našich počátečních předpokladů. Je naprosto v pořádku odvozovat naše názory na to, jaké podmínky panovaly na tehdejší Zemi, zpětnou dedukcí ze současných podmínek, intuicí, či dokonce z informací v posvátných náboženských knihách. Vědeckým kriteriem je, zda vytvořený spekulativní scénář je v souladu s dostupnými daty a zda je přijatelný. Zde je však na místě určité vysvětlení. Ve smyslu známé Popperovy definice vědy²² je teorie vědeckou, jestliže se dá ověřit nebo testovat pokusem provedeným na pozorovatelném, opakovatelném jevu. Podle toho se teorie relativity, atomová teorie, kvantová teorie i zárodečná teorie považují za vědecké. Protože se všechny zabývají různými aspekty procesů probíhajících ve vesmíru, nazvěme je operačními teoriemi. Nyní musíme objasnit rozdíl mezi operačními teoriemi (tj. teoriemi, které se zabývají opakovanými ději) a teoriemi vzniku, mezi něž patří i teorie vzniku života. Různé spekulativní scénáře vzniku života můžeme srovnávat s daty získanými při laboratorních experimentech, nemůžeme je ale konfrontovat se samotným vznikem života. Tyto scénáře zůstanou tedy navždy spekulací, ne poznáním. Nemůžeme žádným způsobem rozhodnout, do jaké míry vypovídají výsledky těchto experimentů o cestě, po které se ubíral počátek života. Ve skutečnosti není možno tyto spekulativní rekonstrukce prohlásit za nepravdivé; mohou být jen posuzovány jako přijatelné nebo nepřijatelné. Analogicky se soudnictvím pokud neprokážeme nepřijatelnost scénáře, posílí to jeho důvěryhodnost a zvýší pravděpodobnost, že daný scénář skutečně vysvětluje známá fakta a je pravdivý.

Tato kniha je z velké části věnována posuzování spekulativních scénářů chemické evoluce z hlediska současných poznatků. Budeme se zabývat přesnými údaji o různých výzkumných přístupech. Ve 2. kapitole začneme stručnou historií a popisem současného stavu teorie chemické evoluce. Kapitola 3 předkládá přehled modelových experimentů, které napodobují prebiotickou syntézu monomerů. První kritické rozbory se nalézají v kapitole 4, která také otevírá hlavní část knihy.

Podle našeho názoru se moderní teorie chemické evoluce vzniku života nalézají na mrtvém bodě. Čtenář si tuto skutečnost lépe uvědomí po přečtení celé knihy. Ale pozor! Pokud máme alespoň částečně pravdu, mělo by dojít k určitým změnám v teoriích chemické evoluce. Jestliže se ukáže, že máme z velké části pravdu, pak...ale nepředbíhejme. Čeká nás naše první téma.

Literatura
1. J.D.Watson a F.H.Crick, 1953. Nature 171, 137.

2. S.L.Miller, 1953. Science 117, 528.

3. Anonym, 1977. Nature 265, 685; F.Sanger, et al., 1977.

Nature 265, 687.

4. P.S. Moorhead a M.M. Kaplan, ed., 1967. Mathematical Challenges to the Neo-Darwinian Interpretation of Evolu-tion. Philadelphia: Wistar Institute.

5. Murray Eden, listopad 1967. "Heresy in the Halls of Bio-

logy" v Scientific Research str. 59.

6. V.F. Weisskopf v Mathematical Challenges, str. 100.

7. Murray Eden v Mathematical Challenges, str. 109.

8. Peter Medawar v Mathematical Challenges, str. XI.

9. Marcel P. Schutzenberger v Mathematical Challenges, str.73.

10. C.H. Waddington, reakce na Schutzenbergerův článek z Mathematical Challenges, str.73.

11. Ilya Prigogine, G. Nicolis a A. Bablojantz, listopad 1972.

Physics Today, str. 23-31.

12. M. Polanyi, 1968. Science 160, 1309.

13. S.L.Miller, 1974. The Heritage of Copernicus, ed. Jerzy

Neuman. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, str. 228.

14. H.P. Klein, 30.července 1976. New York Times.

15. K. Biemann, J. Oro, P. Toulmin III, L.E. Orgel, A.O. Nier, D.M. Anderson, P.G. Simmonds, D. Flory, A.V. Diaz, D.R. Rushneck, J.E. Billera A.L. Lafleur, 1977. J.Geophys.Res. 82, 4641.

16. D. Goldsmith a T. Owen, 1980. The Search for Life in the

Universe. Menlo Park, California: Benjamin/Cumings, str. 106.

17. Geoffrey Briggs a Fredric Taylor, 1982. The Cambridge

Photographic Atlas of the Planets. Cambridge,

Massachusetts: Cambridge University Press, str. 219.

18. H.R. Post, 10.února 1966. The Listner 197.

19. G.G. Simpson, 1964. Science 143, 769.

20. Anonym, 1967. Nature 216, 635.

21. D.H. Kenyon a G. Steinman, 1969. Biochemical Predestination. New York: McGraw-Hill, str. 30.

22. Karl Popper, 1963. Conjecture and Refutations. New York: Harper Torchbooks.

KAPITOLA 2
Teorie biochemické evoluce
Myšlenka spontánního vzniku života se nikdy netěšila přílišné důvěře panujícího vědeckého myšlení. Střídavě byla přijímána, opouštěna a znovu uznávána, ale ignorována. Hlavní příčinou tohoto střídavého zájmu je, že se pod označením "spontánní vznik" skrývaly v různých časových údobích dva různé pojmy: (1) abiogeneze, teorie vzniku života z anorganické hmoty a (2) heterogeneze, hledající původ života v mrtvé organické hmotě (např. přesvědčení, že larvy se rodí z rozkládajícího se masa).*

* Další informace o historii spontánního vzniku života viz " The Spontaneous Generation Controversy (1859-1880): British and German Reactions to the Problem of Abiogenesis," John Farley, 1972. Journal of the History of Biology, vol.5, no.2, str.285-319, odkud pochází do značné míry i naše diskuze.

Pojem heterogeneze působil srozumitelněji než abiogeneze, protože jeho podstatou bylo přímé pozorování. Byl také důležitější pro tehdejší západní myslitele, jejichž křesťanský světový názor měl svou odpověď na prvopočátek života. Kromě toho tehdejší vitalistická filosofie, která striktně rozdělovala přírodu na živou a neživou, vyloučila myšlenku abiogeneze. Dlouhá řada západních myslitelů včetně Newtona, Haweye, Descartese a von Helmonta však heterogenezi přijímala bez námitek.

Zvláštní náhodou se stalo, že byla teorie heterogeneze, na první pohled věrohodnější než čistě chemické vysvětlení zrodu života, odložena ad acta téměř ihned poté, co byla publikována Darwinova práce Origin of Species (O původu druhů). Francesco Redi tehdy předvedl, že se v mase umístěném pod mušelínovým krytem, který zabrání mouchám naklást vajíčka, larvy nikdy nevytvoří. Podobně byly systematicky zpochybňovány i jiné příklady heterogeneze. Schulze, Schwann, von Dusch a Schroeder přispěli k poznání, že mikroorganismy jsou přítomny v různých organických materiálech.

Práce Louise Pasteura kapitolu heterogeneze zcela uzavřela. Pasteur ukázal, že mikroorganismy přítomné ve vzduchu se mohou hromadit ve vodě a množit, což navozuje představu jejich spontánního vzniku. V roce 1864 přednesl Pasteur své výsledky před profesorským sborem na pařížské Sorbonně a dodal: "Teorie spontánního vzniku se již nikdy nevzpamatuje ze smrtelného úderu tohoto jednoduchého experimentu."¹
Vývoj abiogeneze
Ještě nedozněl zvuk Pasteurových slov, když někteří pochopili, že Darwinova teorie předpokládá ještě obtížněji představitelnou a pozoruhodnější formu spontánního vzniku života - abiogenezi. Darwin sám o tom a v roce 1871 napsal ve svém dopise:
Často se hovoří o tom, že podmínky, za jakých vznikl první živý organizmus, byly a jsou stejné nyní jako kdysi. Pokud (to je ale obrovské POKUD!) bychom mohli předpokládat, že v nějakém teplém jezírku, obsahujícím soli amoniaku a kyseliny fosforečné, na nějž působí světelná, tepelná a elektrická energie atd.., se skutečně chemickou cestou tvoří proteinové komponenty jako počátek dalších složitých procesů, musely by být současnou přírodou okamžitě pohlceny nebo absorbovány na rozdíl od doby, kdy se život teprve utvářel.²
V této době byla popřena představa propastného rozdílu mezi organickou a anorganickou hmotou redukcionistickou filozofií, která tvrdila, že živá hmota v sobě žádnou jedinečnou vitální sílu neobsahuje. Redukcionistická škola se opírala o dva nové důležité objevy, které se týkaly chápání hmoty a energie. První souvisel s Wohlerovou syntézou močoviny, první syntetické organické látky, v roce 1828. Tento experiment pochopitelně odstranil představu o existenci ostré bariéry mezi anorganickým a organickým světem. Druhou důležitou událostí pro příklon k redukcionismu bylo vytvoření pojmu konzervace energie. Pokud lze totiž všechny druhy energie účastnící se reakce beze zbytku kvantifikovat, pak nezbývá místo pro žádnou vitalistickou sílu, která byla také považována za druh energie. Díky těmto objevům podporujícím redukcionistické představy, se vytvořil prostor pro teorii abiogeneze.

V Německu iniciovalo živou debatu o abiogenezi utváření monistického pohledu na svět (Weltanschauung), tedy snaha o logické a vyčerpávající filozofické vysvětlení všech věcí. Ernst Haeckel, nejvýznamnější představitel evoluční monistické filozofie v Německu, věnoval dvě desetiletí po uveřejnění Darwinovy Origin of Species své úsilí tomu, aby potvrdil vztah Weltanschauung k evolučním myšlenkám. Ke stejnému cíli směřovali i dogmatičtí materialisté.

Na rozdíl od nich, zůstali britští vědci dočasně stranou těchto diskusí. Nepřijímali filozofii monistů a pohlíželi na sebe jako na dědice myšlenek Newtona a J.S.Milla. Londýnské Times vyjádřily výstižně jejich postoj, když napsaly, "Očekáváme od vědců spíše pozorování, než projevy fantazie."³ Světonázorové představy byly podle britských vědců velkolepou spekulací, nepříslušející skutečné vědě.

Kolem roku 1870 došlo k určitému zmírnění tohoto strnulého přístupu, když Henry Bastian, silně ovlivněný Haeckelem, obhajoval myšlenku nepřetržité abiogeneze. Bastian pohlížel na protoplasmu jako na jednoduchou, nediferencovanou hmotu, vznikající za různých okolností během relativně krátké doby. Věrohodnost těchto představ zvýšil Huxley tím, že spojil biologickou evoluci a geologické principy jednotnosti. V této době panovalo přesvědčení, že zemská atmosféra byla v dávné minulosti stejného složení jako současná atmosféra. Zdálo se, že Bastianův názor odpovídá principům jednotnosti, na kterých stavělo mnoho teorií. Bastian na základě redukcionistického pohledu na spojitost organické a anorganické hmoty usuzoval, že důkazy heterogeneze (stále ještě doznívající v jeho vlastních experimentech) podporují rovněž teorii abiogeneze. Tak se až do objevení tepelně rezistentních spor zdálo, že Bastian skutečně může experimentálně podpořit teorii nepřetržité abiogeneze. Po objevu těchto spor však zůstalo již jen několik skalních zastánců této teorie.

Asi v roce 1880 byla teorie abiogeneze opuštěna jak v oblasti experimentální, tak do značné míry i na poli diskusí. Upadla v zapomenutí a Bastianovi následníci mohli jen rozvažovat o tom, že živá hmota je mnohem komplikovanější než odpovídalo Bastianově představě. Teprve po objasnění elementární struktury hmoty se teorie abiogeneze objevila v modernizované podobě.

Psal se rok 1924, když ruský biochemik Alexander Ivanovič Oparin znovu otevřel diskusi tvrzením, že složité molekulární struktury a funkce živých systémů se vyvinuly z jednodušších molekul, které existovaly již na prebiotické Zemi.⁴ To byl počátek moderního pojetí chemické evoluční teorie.

V roce 1928 britský biolog J.B.S. Haldane publikoval v Rationalist Annual článek, v němž uvažoval o podmínkách nezbytných pro vývoj pozemského života.⁵ Haldane považoval ultrafialové záření, které působilo na prebiotickou atmosféru, za původce zvyšující se koncentrace cukrů a aminokyselin v oceánu. Věřil, že z této primordiální polévky nakonec vzešel život. Později, v roce 1947, navrhoval J.D.Bernal ve své práci možné mechanismy, kterými by se biomonomery mohly nahromadit v koncentracích postačujících pro kondenzační reakce, produkující makromolekuly nezbytné pro život.⁶ Při těchto procesech měla zřejmě důležitou úlohu hlína usazená v mořských i sladkých vodách, která usnadňovala syntézy velkých makromolekul a chránila je před destruktivním vlivem ultrafialového záření.

Další důležitý krok v rozvoji této teorie učinil Harold Urey. Pozoroval, že s výjimkou Země a malých planet jsou atmosféry všech planet sluneční soustavy bohaté na vodík, tedy redukující. Urey navrhoval, že atmosféra prebiotické Země mohla být také redukující a změnila se na oxidující až v průběhu evoluce.⁷ Podle této představy byly podmínky na prebiotické Zemi příznivé pro syntézu organických sloučenin.

Moderní teorie chemické evoluce
Původní návrhy Oparina, Haldanea, Bernala a Ureyho byly od té doby podrobně zpracovány do podoby moderní teorie chemické evoluce. Tato teorie ovládla myšlení vědců druhé poloviny tohoto století. Všechny její variace jsou vybudovány na jednom společném pevném základě. V hlavních rysech je její obecné schéma velmi jednoduché. Předpokládá, že atmosféra dávné Země obsahovala vodík, metan, oxid uhelnatý, oxid uhličitý, amoniak a dusík, ale ne volný kyslík. Zatímco pro nás by tato atmosféra byla toxická, její redukující charakter působil příznivě na organické molekuly. Složení této atmosféry je obsahem prvního z pěti stadií schématu chemické evoluce, které je znázorněno na obrázku 2-1.

Kdysi, před zhruba 3,5 miliardami let, byl zemský povrch ochlazen pod 100^oC. To umožnilo zachovat rozličné organické molekuly, které by za vyšší teploty podlehly rozkladu.

Na prebiotickou Zemi působily různé druhy energie. Tyto energetické zdroje - blesky, geotermální teplo, tlakové vlny, ultrafialové záření a jiné - iniciovaly v atmosféře a oceánu reakce, které umožnily vznik širokého spektra organických molekul. Ve vrchních vrstvách prebiotické atmosféry mohlo být jen malé množství volného kyslíku, z něhož by vlivem ultrafialového záření vznikala ozonová vrstva, stejná jako ta, která chrání v současnosti všechno živé před smrtelnými dávkami tohoto záření. V redukující atmosféře tak procházející silné ultrafialové záření umožnilo vznik aminokyselin, formaldehydu, kyanovodíku a mnoha jiných sloučenin.

Ve spodních vrstvách by tytéž organické sloučeniny vznikaly vlivem energie elektrických bouří a tlakových vln způsobených těmito bouřemi. Vzdušné proudy nesoucí plyny redukující atmosféry přes horkou lávu, která tekla blízko moře, by pak umožnily syntetické reakce při samém povrchu Země.

Jednoduché sloučeniny utvořené v atmosféře byly deštěm vymyty do oceánů. Zde se společně s produkty reakcí probíhajících v oceánu začal tento organický materiál hromadit. V tomto rezervoáru probíhaly nevyhnutelně další reakce, až bylo konečně dosaženo konzistence "horké zředěné polévky". To představuje druhý stupeň evoluce znázorněné na obr.2-1.

Nespočetné menší vodní nádrže umožňovaly "zahuštění" polévky. V některých tůňkách, jezerech a pobřežních lagunách vedlo střídání přívalů nové polévky a odpařování k postupné koncentraci organických látek. K dalšímu zahušťování docházelo adsorpcí organických sloučenin na usazené částice hlíny v primordiálních vodních nádržích. Katalytický efekt hlíny umožnil polymeraci organických monomerů ve velkém měřítku. Mezi vzniklými makromolekulami byly také polypeptidy a polynukleotidy, viz třetí stadium na obr.2-1.

Nyní nastaly vhodné podmínky pro vytvoření protobuněk, které se nacházejí na čtvrtém stupni evoluce na obr.2-1. Protobuňky nebyly pravé buňky; byly to soustavy ohraničené membránou, natolik funkční, že mohly po určitou dobu přežívat a vyvíjet se ve složitější struktury. Polypeptidy, které získaly vhodnou specifitu, se staly předchůdci enzymů. Tak se vytvářely i další charakteristiky živých buněk. Kontrolu nad těmito procesy převzaly nakonec nukleové kyseliny, molekuly nesoucí dědičnou informaci. Život konečně získal první kritický opěrný bod, první skutečnou buňku, viz stadium pět na obr. 2-1.

Teorie chemické evoluce, takto obecně formulovaná, podnítila rozsáhlý výzkum a množství laboratorních experimentů. Teorie říká, že život vznikl na této planetě pouze vlivem přirozených procesů. Žádné záhadné, boží nebo vitální síly se na jeho vzniku nepodílely. Cyril Ponnamperuma to vyjádřil takto: "...život je jen zvláštní, komplikovanou vlastností hmoty, a...au fond (v podstatě) není mezi živými organismy a neživou hmotou žádný rozdíl..."⁸ Zvídaví vědci se ale snaží nalézt a pojmenovat ty přirozené síly, které umožnily vznik života.

Neodarwinismus je ve své podstatě mechanistický, neboť náhodnému působení vnějších sil přičítá zodpovědnost za vytváření složitější struktury chemických sloučenin. Materialistický názor naproti tomu tvrdí, že vnitřní vlastnosti hmoty jsou samy zodpovědné za její narůstající složitost. Život je viděn jako nevyhnutelný výsledek působení těchto vnitřních vlastností. Tento názor v 70. letech postupně získával převahu. Ať už byl pak nazýván "biochemickou predestinací" či jinak, získal na důležitosti právě v době, kdy došlo k posunu ve vědeckém myšlení, vyjádřeném v jednání na Wistarově ústavu, viz kapitola 1.
Literatura
1. R. Vallery-Radot, 1920. The Life of Pasteur, z francouzštiny přeložila Mrs. R.L. Devonshire. Doubleday, New York: str. 109.

2. Francis Darwin, 1887. The Life and Letters of Charles

Darwin. New York: D. Appleton, II, 202. Korespondence 1871.

3. London Times, 19.září 1870.

4. A.I. Oparin, 1924. Proischožděnie žizni, vyd. Moskovski Rabočij, Moskva. Origin of Life (Vznik života), do an-

gličtiny přeložil S. Morgulis. New York: Macmillan, 1938.

5. J.B.S. Haldane, 1928. Rationalist Annual 148, 3-10.

6. J.D. Bernal, 1949. "The Physical Basis of Life", práce prezentovaná před Britskou fyzikální společností; The Physical Basis of Life. London:

Routledge, 1951.

7. H.C. Urey, 1952. The Planets: Their Origin and Development.

New Haven: Yale University Press.

8. Cyril Ponnamperuma, 1964. Nature 201, 3376.

KAPITOLA 3
Simulace prebiotické syntézy monomerů

Možná bychom si přáli, aby tehdy, při zrodu života, byla přítomna skupina vědců a vše podrobně zaznamenala. Počátku života však nebyli přítomni žádní pozorovatelé, a protože se nemůžeme vrátit zpět, abychom zkoumali prebiotickou Zemi, je nutno nepřímými metodami získávat důkazy o tom, co se snad přihodilo. Jistě lze v laboratoři na základě našich současných předpokladů napodobit poměry na dávné Zemi. Podle představy, že na Zemi probíhají stále tytéž procesy jako kdysi, lze pak očekávat, že se výsledky našich experimentů budou podobat tomu, co se kdysi skutečně přihodilo. Za tohoto předpokladu je nejdůležitější podrobně identifikovat a reprodukovat poměry na prebiotické Zemi. V tomto ohledu bylo vyvinuto mnoho pozoruhodného úsilí, ale jak uvidíme, napodobení těchto poměrů není jednoduché.

Jak provést prebiotický modelový experiment
Můžeme se například pokusit reprodukovat podmínky na dávné Zemi v obrovské uzavřené kádi naplněné chemikáliemi, jejichž přítomnost na prebiotické zemi předpokládáme. Pokus by byl proveden tak, že by se nechaly na směs jednoduchých plynů, vody v kapalném skupenství, písku, hlíny a jiných nerostných látek působit různé druhy energie. V různých časových intervalech by se odebíraly vzorky na analýzu a její výsledky by se zaznamenávaly. Tento postup - "Syntéza v celku" ("Synthesis in the Whole") - byl čas od času používán.¹

Mezi jeho zjevné nedostatky patří především skutečnost, že i když věrně napodobíme podmínky a procesy na dávné Zemi, je obtížné očekávat smysluplné výsledky během laboratorního pokusu, který může probíhat jen relativně krátkou dobu. K zachycení sebemenších stop vývoje by pokus musel trvat snad miliony let. Tím, že současně probíhá doslova tisíce různých reakcí, jsou složité chemické interakce, které bychom rádi sledovali, nezachytitelné a je nutné nalézt způsob, jak je od sebe rozlišit a izolovat. Jen tak se můžeme dostat na stopu mechanismů, které vedly ke vzniku života a o nichž bychom se použitím přístupu "syntézy v celku" nic nedozvěděli.

To, co potřebujeme, je technika, která nám umožní oddělit jednotlivé reakční procesy v naší modelové "prebiotické polévce", a sledovat tak jejich průběh. Takový přístup by nám poskytl smysluplnou výpověď o mechanismu, který se mohl podílet na vzniku života, a o platnosti navrhovaného schématu chemické evoluce.

Aby však měl laboratorní modelový experiment skutečnou hodnotu, je nutné požít metodu, která překoná časový faktor milionů let. Musíme urychlit proces tak, abychom jako ve zrychleném filmu byli schopni bez zkreslení účinně zhustit události probíhající po dlouhou dobu do reálného času laboratorního pokusu.

Metoda vyhovující těmto požadavkům je v současnosti k dispozici; dokáže simulovat dlouhý časový vývoj i zmapovat sled jednotlivých chemických reakcí. Spočívá v tom, že se geologicky přijatelným podmínkám (tj. odpovídající teplo, světlo, teplota, koncentrace látek, pH atd.) vystaví směs pečlivě vybraných a přečištěných chemických látek, z nichž se podle předpokladu kdysi formoval život. Experiment se považuje za geochemicky přijatelný, když podmínky, za kterých byl proveden, podstatnou měrou reprodukují domnělé poměry na prebiotické Zemi. Pokusy jsou pak posuzovány jako úspěšné, jestliže jsou mezi produkty nalezeny biologicky významné molekuly nebo jejich prekurzory.²

Tímto způsobem lze simulovat produkci aminokyselin. Ty jsou pak isolovány, purifikovány a koncentrovány; v dalším stupni vznikají jejich vzájemnou interakcí polymery. Po podobném procesu isolace, purifikace a zakoncentrování těchto polypeptidů by mohl následovat třetí experiment stejného druhu. Takovým postupem by pochopitelně mohly vzniknout polysacharidy, lipidy, polynukleotidy a případně až protobuňky. Existuje naděje, že je jenom otázkou času, kdy se použitím vhodné prebiotické simulační techniky a správných experimentálních podmínek podaří vytvořit živou hmotu. Obecně se soudí, že by takový výsledek značně podpořil představu přirozeného vzniku života na této planetě. V této kapitole uvedeme přehled vybraných modelových pokusů, které směřovaly k přípravě monomerů, a jejich výsledky.

Tabulka 3-1 ukazuje, že na současnou Zemi působí poměrně velké množství různých druhů energie, jejichž vydatnost je uvedena jako průměrná hodnota energie vztažená na celý zemský povrch. Tabulka nám poslouží jako vodítko při hledání energetických zdrojů, které byly k dispozici na dávné Zemi. V diskutovaných experimentech bude popsáno pět zdrojů energie: elektrický výboj, teplo, ultrafialové záření, tlakové vlny a sloučeniny s vysokým obsahem energie. V řadě obsáhlých přehledných prací o prebiotických experimentech³ mohou pak čtenáři nalézt další podrobnosti.