Pavel Kábrt, V humnech 10/14, 193 00 Praha – Horní Počernice, tel 900 44 015, 0602 304 879



Yüklə 1,33 Mb.
səhifə4/17
tarix24.04.2018
ölçüsü1,33 Mb.
#39963
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Přehled zřeďovacích procesů
Podle původní Oparinovy-Haldaneovy hypotézy, z níž vznikly moderní teorie hledající počátek života v prebiotické polévce, zaplavovalo prebiotickou Zemi ultrafialové sluneční záření. Společně s jinými zdroji (např. blesk, tlaková vlna, příliv, sopečné teplo atd.) mělo dodávat dostatek energie k průběhu reakcí.

Jednoduché molekuly plynů prebiotické atmosféry tak mohly reagovat za vzniku meziproduktů a biomonomerů prostřednictvím přímé absorpce energie. Podle této teorie představuje energie prostředek k vytvoření složitější organizace molekul.



Ale samotná energie nestačí ke zvýšení složitosti nebo organizace systému. Slon v porcelánu uvolňuje velké množství energie, ale působí většinou destruktivně. Lze namítnout, že celkový efekt různých druhů energie na prebiotické Zemi se podobal příslovečnému slonu v porcelánu. Tento převážně destruktivní účinek uvolněné sluneční energie tvoří první z několika problematických oblastí chemické teorie vzniku života z prebiotické polévky.
Destrukce složek atmosféry ultrafialovým slunečním zářením
Koncentrace některých důležitých složek prvotní atmosféry byla patrně snižována fotodisociací vyvolanou krátkovlnným ultrafialovým zářením (< 200 nm). Atmosférický metan by polymeroval a dostával se do oceánu v podobě podstatně komplikovanějších uhlovodíků,1 které by na povrchu Země patrně vytvořily olejovou skvrnu2 hlubokou 1-10 m. Pokud k tomu došlo, zůstala pravděpodobně v atmosféře velmi nízká koncentrace metanu. Asi 99 % atmosférického formaldehydu by bylo fotolýzou rychle odbouráno na oxid uhelnatý a vodík.3 Avšak koncentrace oxidu uhelnatého v atmosféře by byla malá, protože by byl v alkalickém oceánu rychle a ireversibilně přeměňován na mravenčan.4 Rychle by proběhla i fotolýza amoniaku na dusík a vodík, čímž by se snížila jeho koncentrace v atmosféře na tak nízkou hodnotu, že by nemohl sehrát žádnou důležitou úlohu v chemické evoluci.5 Kdyby veškerý dusík současné atmosféry existoval v dávné atmosféře ve formě amoniaku, byl by odbourán ultrafialovým zářením během 30 000 let.*6 Pokud by poměrné zastoupení amoniaku ve směsi plynů při povrchu Země bylo řádově 10-5, jak určil Sagan,7 byl by poločas rozkladu amoniaku v atmosféře pouze 10 let.8 Bylo by také obtížné udržet podstatnou koncentraci sirovodíku v atmosféře. Fotolýza sirovodíku na volnou síru a vodík by netrvala déle než 10 000 let.9 Koncentrace sirovodíku v oceánu by byla dále zmenšována tvorbou sulfidů kovů, které jsou dobře známé svou nízkou rozpustností.10 Tytéž fotodisociační procesy by působily rozklad vody za vzniku vodíku a kyslíku. Některé současné studie naznačují, že právě prostřednictvím fotodisociace vodní páry ultrafialovým světlem dosáhla koncentrace atmosférického kyslíku na dávné Zemi podstatné části její dnešní hodnoty.11 Výsledky experimentů s ultrafialovým světlem provedené výzkumnou laboratoří amerického námořnictva (Naval Research Laboratory) na palubě Apolla 16 ukázaly, že kyslík nemusí primárně pocházet z fotosyntézy, jak se obecně soudí, ale že může vznikat účinkem slunečního záření na zemskou vodu.13 Hlavní představitel tohoto výzkumu, G.R. Carruthers, však prohlásil, že tato zpráva byla "nepřesná" a že procesy fotodisociace se nevyrovnají v produkci kyslíku fotosyntéze rostlin.13 Přesto však je Carruthers toho názoru, že fotodisociací vody mohlo v atmosféře Země vzniknout během první miliardy let až 1 % plynného kyslíku ve srovnání se současnými 21 %.

I kdyby původní hladina kyslíku dosahovala dokonce jen tisíciny současné úrovně, mohlo to před 3-4 miliardami let postačovat k vytvoření účinné ozónové clony.14 Pokud tomu tak bylo, byla Země chráněna před veškerým ultrafialovým zářením o vlnové délce kratší než 300 nm. Ozónová vrstva by tak připravila atmosférické plyny o hlavní zdroj energie. Toto krátkovlnné ultrafialové záření, smrtelné pro živé organismy, je obecně považováno za nezbytné pro vznik života. Otázka existence kyslíku na dávné Zemi je sporná a velmi důležitá. Pokud byly na dávné Zemi vzhledem k přítomnosti molekulárního kyslíku silně oxidující podmínky, byla spontánní chemická evoluce nemožná.15


* Tento odhad byl po započtení vlivu rovnováhy mezi NH4+ a NH3 existující v oceánu opraven na 105- 106 let. (Viz J.P.Ferris a D.E.Nicodem v The Origin of Life and Evolutionary Biochemistry, 1974. Ed. K. Dose, S.W. Fox, G.A. Deborim a T.E. Pavlovskaja. New York: Plenum Press, str. 107.


Destrukce organických sloučenin různými druhy energie
Ultrafialové světlo. Metan by již ve výšce asi 30 km absorboval všechno sluneční záření vlnové délky 145 nm, i kdyby jeho koncentrace v primární atmosféře nebyla větší než je dnes.16 Teorie vzniku života obvykle připouští značnou koncentraci metanu v primární atmosféře. Proto musely syntézy, zahrnující fotolýzu metanu, probíhat ve velkých výškách.

V téže vrstvě atmosféry mohly být působením světelné energie na jednoduché plyny produkovány i aminokyseliny. Trvalo by jim však snad tři roky (podle rozcházejících se údajů o cirkulaci v atmosféře), než by se z této výšky dostaly do oceánu.17 Během tohoto zdlouhavého transportu by aminokyseliny a jiné organické sloučeniny byly vystaveny destruktivnímu ultrafialovému záření větších vlnových délek (> 200 nm).18 Tato část UV spektra je intenzivnější než jeho krátkovlnná část (< 200 nm), užívaná při syntézách. Podle jednoho odhadu by se do oceánu nedostalo více než 3 % aminokyselin produkovaných ve vrchní vrstvě atmosféry.19 Ultrafialové světlo by rozložilo také mnoho organických sloučenin v oceánu, protože prostupuje desítky metrů pod jeho hladinu.20 Mořské proudy by vynášely na povrch i hlubinnou vodu, čímž by také došlo k vystavení jejích organických složek destruktivnímu vlivu ultrafialového záření.

Pringle vystoupil v roce 1954 jako první s námitkou proti účinnosti primordiální syntézy organických sloučenin iniciované ultrafialovým zářením.21 Tato představa byla pak mnohokrát kritizována a zůstává i nadále zdrojem hlavních námitek proti chemické evoluci.
Tepelný rozklad v oceánech. Organické sloučeniny podléhaly v oceánu tepelnému rozkladu. Miller a Orgel ukázali, že vzhledem k tepelné závislosti poločasu rozpadu různých organických sloučenin tvořících prebiotickou polévku by se chemická evoluce nemohla uskutečnit, pokud by oceány měly větší teplotu než asi 25oC. Nad touto teplotou by došlo k tepelnému rozkladu důležitých meziproduktů.22 Obecně se soudí, že průměrná povrchová teplota na dávné Zemi byla zhruba o 20oC nižší než je dnes. Tato hodnota vyplývá z astronomické teorie, podle níž před 4 miliardami let bylo k dispozici jen asi 60% celkové sluneční energie dopadající na dnešní Zemi. Miller a Orgel ukázali, že ačkoliv teplota 0oC by zvýšila pravděpodobnost akumulace organických sloučenin v oceánu v dostatečných koncentracích, ideální teplota pro chemickou evoluci by byla -21oC. Při této teplotě (která není nepravděpodobná) by však byl oceán zamrzlý. Poločasy rozpadu organických sloučenin by se sice podstatně prodloužily, pro syntetické reakce je ovšem pevné skupenství podstatně nepříznivější než kapalné, které by existovalo pouze v rovníkových oblastech.

Za předpokladu, že prebiotická atmosféra nebyla ovlivněna "skleníkovým efektem" více než dnešní, mohly být teploty nižší zhruba o 20oC.23 Podstatou skleníkového efektu je, že atmosferická vodní pára propouští většinu sluneční energie k zemskému povrchu, který pak vyzařuje energii zpět v oblasti větších vlnových délek, tj. v infračervené oblasti spektra. Na rozdíl od záření přicházejícího z kosmu toto záření vodní pára pohlcuje, což působí zvýšení teploty. Nižší teplota zemského povrchu by znamenala menší množství vodní páry v atmosféře, a tedy menší skleníkový efekt. Pokud tehdejší atmosféra neobsahovala větší množství látek absorbujících infračervené světlo, jako např. metan a zejména amoniak, byla by jistě průměrná teplota o více než 20oC nižší než současná, což by možná vedlo k úplnému zamrznutí oceánu.24 Vzhledem ke dříve uvedeným námitkám proti představě prebiotické atmosféry bohaté na metan a amoniak je tato možnost velmi pravděpodobná.



Představa zamrzlého oceánu vycházející z astronomie není slučitelná s názorem geologie, že teplota Země byla před 3,98 miliardami let příliš vysoká, než aby se na ní mohl objevit život. Nemůžeme však přijmout ani jeden z těchto názorů, aniž známe mechanizmus, který by objasnil geologicky rychlý (méně než 200 milionů let) pokles teploty. Oněch 200 milionů let plyne ze stáří prvního fosilního důkazu života, které Brooks a Shaw uvádějí jako 3,81 miliardy let.25
Blesk. Obvykle se předpokládá, že intenzita elektrických jevů byla na prebiotické Zemi srovnatelná se současností. Pokud však byla tehdejší Země z důvodu nižší sluneční aktivity o 20oC chladnější, vznikalo by na ní alespoň 100krát méně bouřek než dnes.26 Atmosferické elektrické bouře vznikají za podmínek, kdy dojde alespoň k odpaření vody a jejímu transportu do vyšších vrstev, což je proces spotřebovávající energii. Je nezbytné, aby teplý a vlhký vzduch byl dole a chladný a suchý vzduch nahoře. Z toho plyne, že při teplotě nejméně o 20oC nižší než dnes bude i bouřková aktivita nižší. To lze doložit skutečností, že v Arktidě, kde je k dispozici menší množství tepelné energie potřebné k odpařování vody, nebývají bouřky tak časté jako v teplejších oblastech. Díky menšímu počtu elektrických bouří by byly i blesky, představující zdroj energie, mnohem méně časté, než se obvykle soudí, nehledě na to, že jsou zpravidla považovány za minoritní zdroj energie. Elektrický výboj byl původně vybrán jako zdroj energie při laboratorních pokusech proto, že jeho použití bylo výhodné.
Tlakové vlny. Pokud bylo na dávné Zemi v důsledku nižší teploty podstatně méně elektrických bouří, vyplývá z toho, že se s menší frekvencí vyskytovaly i tlakové vlny vzniklé při hromobití. Tlakové vlny sice vznikaly také při průletu meteoritu atmosférou, nicméně z tabulky 3-1 vyplývá, že meteority přispívaly k celkové energii alespoň 10krát méně než elektrické výboje. Celková použitelná energie tlakových vln byla v každém případě alespoň 1000krát menší než energie ultrafialového záření. Názor, vkládající naději do tlakových vln jako hlavního zdroje energie, nepramení z jejich vydatnosti ale z jejich účinnosti. Tlakové vlny jsou považovány v produkci aminokyselin za více než milionkrát účinnější než ultrafialové záření.27 Kombinací vydatnosti a účinnosti tlakových vln (faktor 1 000) se dobereme "neočekávaného závěru", že totiž mohly být velmi dobře hlavním zdrojem energie, který umožnil prebiotické syntézy na dávné Zemi.28 Optimismus, týkající se případné syntézy iniciované tlakovou vlnou, by měl být zmírněn tím, čemu se v anglické literatuře říká "Concerto Effect". Tento termín znamená, že všechny zdroje energie (a chemické látky) působí ve skutečnosti společně, v součinnosti - a to jak při syntéze, tak i destrukci organických sloučenin. Jeden zdroj energie ničí to, co jiný vytvořil. Protože jsou tyto zdroje energie zcela všeobecně účinnější v destrukci než v syntéze, převažuje destrukce. Např. aminokyseliny produkované v atmosféře vlivem elektrických výbojů nebo tlakových vln, by podléhaly fotodisociaci způsobené ultrafialovým zářením o vlnové délce větší než 200 nm, o němž jsme se zmiňovali dříve. Toto je podstata hlavní námitky proti akumulaci aminokyselin v prebiotickém oceánu. "Concerto Effect" odkryl problém, který přetrvá, i když se podaří vyřešit spor kolem tepelné historie Země, protože syntetizované organické molekuly jsou vystaveny rozkladnému působení všech druhů energie.
Hydrolýza kyanovodíku (HCN) a nitrilů (RCN)
Podle Ponnamperumy mohl být kyanovodík "nejdůležitějším intermediátem na cestě vedoucí ke vzniku života."29 Je to látka umožňující podle Streckerovy syntézy produkci aminokyselin (viz kap.3). Je také považován za výchozí sloučeninu při syntéze adeninu a množství jiných biomolekul, jak ukazuje obr.4-1. Význam HCN ve scénáři chemické evoluce se dále zvyšuje díky tomu, že v atmosféře nepodléhá rychlé destrukci ultrafialovým zářením.30 Předpokládá se, že kyanovodík nejprve vznikl v atmosféře působením elektrických výbojů, a pak se shromažďoval v oceánu. Hlavní potíž při reakcích HCN a jeho nitrilových derivátů však působí právě všudypřítomná molekula vody.31 HCN aduje vodu na svou trojnou vazbu za vzniku formamidu, který následnou hydrolýzou poskytuje kyselinu mravenčí.

O





HCN + H2O <====> H-C-NH2

kyanovodík formamid


O




H-C-NH2 + H2O <====> HCOOH + NH3

kyselina mravenčí


Pravděpodobně díky těmto reakcím vzniká kyselina mravenčí jako hlavní produkt při pokusech s elektrickým výbojem. Pokud je koncentrace HCN menší než 0,01 M, převažuje jeho hydrolýza. K polymeraci HCN dochází, jak uvedeme později, v koncentrovanějších roztocích. A jsme u dalšího problému: "Zdá se nepravděpodobné, že by v obrovském množství vody, jaké bylo v prebiotickém oceánu, existovala vysoká rovnovážná koncentrace HCN, protože hydrolýza na kyselinu mravenčí by při rozumné hodnotě pH a teploty trvala nanejvýš několik let."32 Průměrná koncentrace HCN zřejmě nebyla vyšší než 10-6 M.33 Jinak řečeno, je velmi nepravděpodobné, že HCN sehrál nějakou významnou roli v syntéze biologicky významných molekul v prebiotickém oceánu. Tento poznatek je důležitý, neboť kyanovodík často zaujímá významné místo v novějších scénářích chemické evoluce. Také od něj odvozeným nitrilům je přisuzována důležitá úloha kondenzačních činidel při syntézách biologicky důležitých polymerů.34 Patří mezi ně např. dikyan (dinitril kyseliny šťavelové), kyanamid, dikyanamid a kyanoacetylen. O některých z nich jsme se již zmiňovali v přehledu modelových experimentů v kapitole 3. Hlavní překážkou uplatnění těchto sloučenin v syntézách je jejich silná tendence reagovat s vodou. Tato vlastnost z nich ovšem činí kandidáty na roli kondenzačních činidel. Úlohou takových látek je odstranit vodu, která vzniká jako vedlejší produkt polymerace. Např. při tvorbě dipeptidu ze dvou aminokyselin se uvolňuje jedna molekula vody. Ačkoliv je tvorba dimeru termodynamicky nevýhodná, může být rovnováha reakce posunuta ve prospěch jeho tvorby odstraněním vody, a v tom právě spočívá význam kondenzačních činidel. Vodný roztok, jakým byla i prebiotická polévka, je ale špatným místem pro to, aby se tato činidla mohla doopravdy uplatnit. Nemohou totiž rozlišovat mezi molekulami vody, které pocházejí z různých zdrojů. Obr. 4-2 ukazuje množství reakcí, které mohly probíhat v prebiotickém oceánu.
Reakce karbonylové skupiny s aminoskupinou
Reakce sloučenin obsahujících volnou aminoskupinu (-NH2) se sloučeninami obsahujícími karbonylovou skupinu (>C=O) by byly velmi důležitým destrukčním procesem. Jejich přičiněním by docházelo k rozsáhlému snižování koncentrací důležitých organických sloučenin v primitivním oceánu. Obecně to vyjadřuje následující schéma:

>C=O + H2N- ----> -C-NH- ----> >C=N- + H2O

OH

karbonylová



skupina aminoskupina imin
Protože je produkt adice (v závorkách) často nestabilní a uvolňuje vodu, je tato reakce obvykle označována jako dehydratačně-kondenzační reakce.

V prebiotických modelových experimentech bylo používáno množství sloučenin (viz kapitola 3), které podle předpokladu tvořily prebiotickou polévku. Podle uvedeného obecného schématu by aminoskupiny (-NH2) aminů (včetně volných aminoskupin purinů a pyrimidinů) a aminokyselin reagovaly s karbonylovou skupinou (>C=O) redukujících cukrů, aldehydů a několika ketonů. Prostřednictvím těchto reakcí by bylo z polévky odstraněno ohromné množství nezbytných organických sloučenin.35

Reakce by vedly k poklesu koncentrace nejen aminokyselin, ale také aldehydů. Přítomnost dostatečné koncentrace aldehydů, zejména formaldehydu, však byla důležitá pro primordiální syntézu cukrů. Polymerací formaldehydu v alkalickém prostředí vzniká mnoho životně nezbytných cukrů, včetně glukózy, ribózy a deoxyribózy. Ze studia jejich termodynamické a kinetické stability však vyplývá, že v primordiálním oceánu mohlo existovat jen zanedbatelné množství těchto látek.36 Problém se stává ještě naléhavějším, když vezmeme v úvahu následné reakce cukrů s aminosloučeninami. Výsledná koncentrace cukrů by byla tak nízká, že by tvorba nukleových kyselin, které obsahují cukr ve své molekule, byla velmi nepravděpodobná.

Vznik amidů při syntéze polypeptidů
Při syntéze amidů nahrazuje aminoskupina (-NH2) aminokyseliny hydroxylovou skupinu (-OH) karboxylové kyseliny (RCOOH). Ke karboxylovým kyselinám patří i aminokyseliny. Probíhá-li tato reakce mezi aminokyselinami, dochází ke vzniku polypeptidů a proteinů. Reakcí dvou aminokyselin vzniká podle následujícího obecného schématu dipeptid:
O



NH2-CH-COOH + NH2-CH-COOH ----> NH2-CH-C-NH-CH-COOH + H2O



   

R1 R2 R1 R2



aminokys.1 aminokys.2 dipeptid
Při reakci se spojují dvě molekuly a uvolňuje se voda, řadí se tedy opět mezi reakce dehydratačně-kondenzační. Podle většiny scénářů chemické evoluce tvoří právě tato reakce základ primordiální syntézy polypeptidů a proteinů. V primordiální polévce však bylo přítomno mnoho různých aminokyselin. Většina z nich zřejmě nepatřila mezi proteinogenní aminokyseliny. Při Millerových pokusech s elektrickým výbojem (tab. 4-1) např. vzniklo mnohem více neproteinogenních než proteinogenních aminokyselin. Ve většině případů byl pro látky se stejným empirickým vzorcem získán více než jeden izomer (tj. sloučenina se stejným souhrnným vzorcem, ale odlišnou stavbou molekuly). Například tři aminokyselinové izomery, z nichž dva jsou neproteinogenní, mají stejný souhrnný vzorec C4H9NO3. Ke vzorci C4H9NO2 patří osm izomerů, které všechny představují neproteinogenní aminokyseliny (obr. 4-3). Je zřejmé, že výběr dvaceti aminokyselin, které nyní nalézáme v proteinech, byl závislý na něčem jiném než na jejich dostupnosti. Při modelových experimentech navíc vznikaly racemické směsi aminokyselin, to znamená, že formy D- a L- byly zastoupeny stejnou měrou. Ve směsi složené z D- a L- proteinogenních i neproteinogenních aminokyselin nedochází při chemické syntéze polypeptidů k žádnému upřednostňování. Vzniklé polypeptidy by se tak podobaly dnešním proteinům jen ve vzácných případech. V proteinech nalézáme výhradně L-aminokyseliny a navíc jen ty, které patří do zvláštní skupiny dvaceti proteinogenních. Pro biologickou funkci proteinu je navíc nezbytné, aby byla dodržena přesná sekvence aminokyselin. Důležitá skutečnost, že se aminokyseliny nemohou spojovat spontánně, nýbrž pouze při dodání energie, je zvlášť diskutována v kapitolách 8 a 9.

Terminace polypeptidů a polynukleotidů
Pokud by různé dosud uvažované zřeďovací procesy nezabránily tvorbě polypeptidů a polynukleotidů, byly by tyto makromolekuly degradovány chemickými interakcemi s rozmanitými sloučeninami v oceánu. Již jsme se zmiňovali o předpokládaných reakcích aminokyselin s různými sloučeninami v prebiotickém oceánu. Podobnými reakcemi by byly ukončeny rostoucí polypeptidy interakcí s aminy, ketony, redukujícími cukry* nebo karboxylovými kyselinami. Pokud by nějakou zvláštní náhodou vznikl v oceánu skutečný protein, byla by jeho životaschopnost krátká. Formaldehyd by pohotově reagoval s volnými aminoskupinami dvou proteinů za vzniku metylenových můstků.37 Tím by se znepřístupnila reakční místa, takže by byla zpomalena další interakce proteinu s chemickými látkami. Ireversibilní reakce formaldehydu s amidickou skupinou asparaginu by například vedla ke vzniku sloučeniny, která je stabilní ve vroucí zředěné kyselině fosforečné.38 Tento proces je podstatou dobře známé taninové reakce a je využíván ke konzervaci mrtvol. "Všeobecně řečeno, reakce s formaldehydem zpevní strukturu proteinu tak, že se sníží jeho citlivost k hydrolýze a zvýší se jeho odolnost vůči chemikáliím a enzymům."39 Zachování životaschopnosti proteinů v prebiotické polévce by tedy bylo skutečně velmi nepravděpodobné.

Pokud předpokládáme, že se v prebiotickém oceánu vytvořilo určité malé množství nukleových kyselin, reagoval by formaldehyd i s těmito látkami zejména na volných aminoskupinách adeninu, guaninu a cytosinu. Některé takto utvořené vazby by byly tak stabilní, že k opětovnému uvolnění formaldehydu by došlo jen za varu s koncentrovanou kyselinou sírovou.40 Stejně jako u proteinů, i v případě nukleových kyselin je obtížné si představit, že by byly v primordiální polévce přítomny delší dobu.


* V této souvislosti je zajímavé připomenout, že za určitých abnormálních okolností, jako např. při diabetu, tvoří karbonylová skupina glukózy chemickou vazbu s aminoskupinou buněčných proteinů v procesu nazývaném glykosylace. (Viz A.L. Notkins, 1975. Sci.Amer. 241, 62.)

Hydrolýza aminokyselin a polypeptidů
Ale co když v prebiotické polévce polypeptidy a jiné biopolymery přece jen vznikly? Jaký by byl jejich osud? Ve vodném prostředí se poločas jejich života počítá na dny až měsíce, což je z geologického hlediska nepodstatná doba.41

Kromě štěpení polypeptidů v místě peptidických vazeb by hydrolýza poškodila i mnohé aminokyseliny.42 V kyselém prostředí by se rozložila většina molekul tryptofanu a část serinu a treoninu. Cystein by se vlivem kyselé hydrolýzy přeměnil na cystin a z molekul glutaminu a asparaginu by se odštěpily amidické skupiny. Naproti tomu v alkalickém prostředí, které je obvykle přisuzováno primordiálnímu oceánu, by se hydrolyzoval serin, treonin, cystin, cystein a arginin a docházelo by k řadě deaminací.


Precipitace mastných kyselin a fosfátu vápenatými a hořečnatými solemi
Hovořili jsme již o tom, jak nízké by byly koncentrace nukleových kyselin v prebiotickém oceánu. Další příčinou tohoto jevu je značné omezení jejich syntézy způsobené špatnou rozpustností fosfátu, tj. jedné ze základních složek nukleových kyselin. Nejsou známy žádné dostatečně rozpustné fosfáty, které by mohly být přítomny v prebiotickém oceánu.43 Lze očekávat, že by se fosfáty vysrážely ve formě vápenatých a hořečnatých solí.44 Produkt rozpustnosti hydroxyapatitu, Ca5(PO4)3OH, je asi 10-57. Vzhledem k obsahu velkého množství rozpuštěných vápenatých iontů je obtížné si představit, že by koncentrace fosfátu byla větší než 3 x 10-6 M.45 Jak uvedl Griffith a kol., "prebiotické oceány se pravděpodobně vyznačovaly silným nedostatkem fosforu."46 Kromě toho by také mastné kyseliny, nezbytné složky pro syntézu buněčných membrán, byly vysráženy z polévky jako nerozpustné soli hořčíku a vápníku.47
Adsorpce uhlovodíků a dusíkatých sloučenin na sedimentující částice hlíny
Pokud je správná představa, že metan byl důležitou součástí prebiotické atmosféry, musely uhlovodíky vznikat v atmosféře vlivem ultrafialového záření a dostávat se pak do oceánu.48 Tam by klesaly ke dnu adsorbovány na sedimentující hlínu. Dalo by se tedy očekávat, že ložiska z ranného prekambria budou obsahovat neobvykle velký podíl uhlovodíků nebo jejich uhlíkatých zbytků. Ve skutečnosti tomu tak není.49

Také dusíkaté organické sloučeniny byly podle tohoto předpokladu odstraněny z oceánu adsorpcí na částice hlíny. Nissenbaum k tomu poznamenal: "Nemáme žádný důvod pochybovat o tom, že... i v těchto dávných dobách probíhala adsorpce na nerostné povrchy, zejména na různé hlíny."50 Brooks a Shaw napsali v Origin and Development of Living Systems (Vznik a vývoj živých systémů):


Pokud skutečně někdy existovala prebiotická polévka, dalo by se očekávat, že alespoň někde na této planetě nalezneme buď masivní sedimenty obsahující ohromné množství různých organických dusíkatých sloučenin, aminokyselin, purinů, pyrimidinů, atd., nebo dusíkatého koksu [grafitu podobného materiálu obsahujícího dusík]. Ve skutečnosti nebyla žádná taková hmota nikde na Zemi nalezena.51 (Zdůrazněno autory knihy.)
Ve stručnosti by uvedené zřeďující procesy působící v atmosféře i v oceánu podstatnou měrou snížily koncentrace nezbytných chemických prekurzorů. Tyto procesy, kterým jsme se věnovali jednotlivě, by ve skutečnosti působily synergicky, neboli v součinnosti. Obr. 4-4 ukazuje příklad součinnosti (Concerto Effect) mnoha reakcí, o kterých jsme se v této kapitole jednotlivě zmiňovali. Je pravděpodobné, že by v chemické polévce byla syntéza RNA a jiných nezbytných biomolekul téměř v každém stupni přerušena působením mnoha křížových reakcí. V důsledku toho by byly rovnovážné koncentrace důležitých složek polévky velmi malé.
Yüklə 1,33 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©www.genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə