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

Souhrn a závěr
V této kapitole jsme se zamýšleli nad třemi důležitými otázkami. Nejprve jsme se zabývali časem, který měla chemická evoluce k dispozici. Na základě důkazů nalezených v molekulárních fosiliích a mikrofosiliích bylo zjištěno, že život vznikl téměř okamžitě (v geologickém časovém měřítku) po té, co zemská kůra vychladla a stabilizovala se, tj. před zhruba 4,0 miliardami let. Tím zbylo jen málo přes 100 miliónů let (či ještě méně) pro uskutečnění chemické evoluce. Dále jsme přezkoumali vlastnosti a složení ranné zemské atmosféry a zjistili jsme, že nebyla silně redukující, jak se předpokládalo v posledních třiceti letech. Názor vědecké veřejnosti na dávnou atmosféru se v současnosti mění. V době, kdy vzniká tato kniha, je široce přijímána představa o podstatně neutrálnější prebiotické atmosféře složené z CO₂, N₂, H₂O a snad z 1 % H₂. Existuje sporný bod v tom, zda dávná Země a její atmosféra mohly být opravdu oxidující.

Nakonec jsme se věnovali důležité otázce obsahu kyslíku na dávné Zemi.

Byly přezkoumány tři oblasti důkazů, které vypovídají o existenci volného kyslíku v prebiotické zemské atmosféře: (1) informace dokládající přítomnost kyslík produkujících živých forem v horninách starších než 3,5 x 10⁹ let, (2) informace o existenci oxidovaných minerálních látek v horninách starších než 3,5 x 10⁹ let a (3) výpočty určující, že až do 0,1 PAL mohl být O₂ produkován fotodisociací vody. Ačkoliv nelze učinit žádný přesný závěr týkající se hladiny kyslíku v atmosféře dávné Země, jsou tyto výsledky velmi sugestivní.

Hromadění důkazů o tom, že na dávné Zemi existovala oxidující atmosféra, zvýrazňuje tajuplnost vzniku života. Pokud budou důkazy tohoto typu i nadále přibývat, budou se muset teorie chemické evoluce odvolávat na náhodný výskyt proměnného nebo místního redukujícího prostředí na prebiotické Zemi. Tato mikroprostředí mohla existovat (jak ukazují redukované minerály). Otázkou je, zda byla vhodná a zda existovala dost dlouho, aby v nich mohl vzniknout život. Naděje na nalezení takové vhodné lokality, trvající na prebiotické Zemi dostatečně dlouhou dobu, je velmi malá.

Modelové pokusy popsané v kapitole 3 převážně předpokládaly silně redukující atmosféru. Tyto pokusy pokrývají údobí od Millerova klasického experimentu zveřejněného v roce 1953 do poloviny sedmdesátých let. Ve skutečnosti si lze všimnout myšlenkového posunu k méně redukující atmosféře, k němuž došlo v době letu Vikingu na Mars. Ačkoliv, jak vyplývá z kapitoly 5, byly významné důkazy, svědčící o přítomnosti kyslíku na dávné Zemi, k dispozici již před rokem 1976, teprve objev oxidujícího prostředí na Marsu bez známek života pomohl obrátit pozornost vědců na otázku historie kyslíku na Zemi.

Nyní lze očekávat, že pokusy s prebiotickou atmosférou budou přehodnoceny ve světle důkazů o tom, že dávná Země a její atmosféra byly pravděpodobně méně redukující, než se původně soudilo, nebo možná dokonce oxidující. Jsou určité náznaky toho, že již probíhají pokusy prováděné s podstatně přijatelnější atmosférou. Několik pokusů používajících neutrálnější až slabě oxidující atmosféru bylo zmíněno již dříve v této kapitole. Jejich výsledkem byly obvykle méně rozmanité a méně koncentrované produkty, než látky získané při srovnatelných experimentech, které probíhaly za více redukujících podmínek. Zdá se však, že to nijak nezmenšuje obecné přesvědčení o tom, že chemická evoluce na této planetě zcela jistě proběhla.

Literatura
1. R.E. Dickerson, 1978. Sci.Am. 239, 70.

2. "How Did Life Begin?" 6.srpna 1979, Newsweek, str. 77.

3. Dickerson, Sci.Am., str. 70.

4. G. Tilton a R. Steiger, 1965. Science 150, 1805; Robert H. Dott, Jr., Roger L. Batten a Randall D. Sale, 1981. Evolution of the Earth. New York: McGraw-Hill, 3. vydání, str. 157.

5. S. Fox a K. Dose, 1972. Molecular Evolution and the Origin of Life. San Francosco: W.H. Freeman & Co., str. 286.

6. Tamtéž, str. 289.

7. J.W. Schopf a E.S. Barghoorn, 1967. Science 156, 508.

8. H. Knoll a E.S. Barghoorn. 1977. Science 198, 396.

9. H.D. Pflug a H. Jaeschke-Boyer. 1979. Nature 280, 483; C. Ponnamperuma, 24.září 1979. Time; C. Ponnamperuma, 10.září 1979. American Chemical Society Meeting, Washington, D.C.

10. J.W. Schopf. 30.června 1980. Nesweek, str. 61.

11. D.R. Lowe. 1980. Nature 284, 441; M.R. Walter, R. Buick a J.S.R. Dunlop, 1980. Nature 284, 443.

12. D. Bridgewater, J.H. Allaart, J.W. Schopf, C. Klein, M.R. Walter, E.S. Barghoorn, P. Strother, A.H. Knoll a B.E. Gorman, 1981. Nature 289, 51; Nigel Henbest, 1981. New Scientist 92, 164.

13. J. Brooks a G. Shaw, 1973. Origin and Development of Living Systems. London a New York: Academic Press, str. 73.

14. Tamtéž, str. 78.

15. Tamtéž, str. 78.

16. S.L. Miller, 1982. V Mineral Deposits and the Evolution of the Biosphere, ed. H. Holland a M. Schidlowski. New York: Springer-Verlag, str. 157.

17. S. Awramic, P. Cloud, C. Curtis, R. Folinsbee, H. Holand, H. Jenkyns, J. Langridge, A. Lerman, S. Miller, A. Nissenbaum, J. Veizer, 1982. V Mineral Deposits and the Evolution of the Biosphere, ed. H. Holland a M. Schidlowski, str. 311.

18. M. Waldrop, 19.února 1979. Chem.Eng.News., str. 26; J.B. Pollock a D.C. Black, 1979. Science 205, 1.

19. P.H. Abelson, 1979. Science 205, 1.

20. D.M. Butler, M.J. Newran, R.T. Tolbert, Jr., 1978. Science 201, 522.

21. L. Garmon, 1981. Science News 119, 72.

22. J. Oro, 1971. V Proceedings of the Second Conference on Origins of Life, ed. L. Margulis. Washigton, D.C.: The Interdisciplinary Communication Assoc., Inc., str.7.

23. Fox a Dose, Molecular Evolution and the Origin of Life, str. 40.

24. R.T. Revelle, 1965. J.Marine Res. 14, 446.

25. P.H. Abelson, 1966. Proc.Nat.Acad.Sci. U.S. 55, 1365.

26. Brooks a Shaw, Origin and Development of Living Systems, str. 77.

27. A.I. Oparin, 1938. The Origin of Life (do angličtiny přeložil S. Morgulius). New York: Macmillan.

28. H.C. Urey, 1952. The Planets. New Haven, Conn.: Yale University Press.

29. S.L. Miller, H.C. Urey, 1959. Science 130, 245.

30. Fox a Dose, Molecular Evolution and the Origin of Life, str. 43.

31. H.D. Holland, 1962. V Petrologic Studies, ed. A.E.J. Engel, H.L James a B.F. Leonard, Geological Society of America, str. 447.

32. J.C.G. Walker, 1977. Evolution of the Atmosphere. New York: Macmillan, str. 210, 246.

33. J.C.G. Walker, 1978. Pure Appl.Geophys. 116, 222.

34. J.S. Levin, 1982. J.Mol.Evol. 18, 161.

35. H.D. Holland, Harvard University, Dept. of Geological Sciences, osobní sdělení, 24. června 1983.

36. Garmon, Science News, str. 72.

37. R.A. Kerr, 1980. Science 210, 42.

38. R.C. Cowen, duben 1981, Technology Review, str. 8.

39. Waldrop, Chem.Eng.News., str.26; Pollock a Black, Science, str. 56.

40. J. Pinto, G.R. Gladstone a Y.L. Yung, 1980. Science 210, 183.

41. K. Kawamoto a M. Akabosh, 1982. Origins of Life 12, 133; C. Folsome, A. Brittain a M. Zelko, 1983. Origins of Life 13, 49.

42. W.M. Garrison, D.C. Morrison, J.G. Hamilton, A.A. Benson a M. Calvin, 1951. Science 114, 416.

43. I.S. Shklovskii a C. Sagan, 1966. Intelligent Life in the Universe. New York: Dell, str. 231.

44. Fox a Dose, Molecular Evolution and the Origin of Life, str. 44-45.

45. Tamtéž, str. 44.

46. Tamtéž, str. 45.

47. Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 224.

48. Kenneth M. Towe, 1978. Nature 274, 657.

49. L.V. Berkner a L.C. Marshall, 1965. J.Atmos.Sci. 22, 225.

50. R.T. Brinkmann, 1969. J.Geophys.Res. 74, 5355.

51. Tamtéž, str. 5366.

52. Walker, Evolution of the Atmospher, str. 224.

53. L. Van Valen, 1971. Science 171, 439.

54. J.H. Carver, 1981. Nature 292, str. 136.

55. H.D. Holland, Harvardská univerzita, katedra geologických věd, osobní sdělení, 24.června, 1983.

56. J.C.G. Walker, 1978. Pure Appl.Geophys 117, 498; J.F. Kasting, S.C. Liu a T.M. Donahue, 1979. J.Geophys.Res. 83, 3097; T.B. Vander Wood a M.H. Thiemens, 1980. J.Geophys.Res. 85, 1605; J.F. Kasting a J.C.G. Walker, 1981. J.Geophys.Res. 86, 1147.

57. V.M. Canuto, J.S. Levine, T.R. Augustsson a C.l. Imhoff, 1982. Nature 296, 816.

58. Tamtéž, str. 820.

59. News Release #30-72-7 z Výzkumné laboratoře amerického námořnictva, Washington, D.C., 1972 a Preliminary Report Lunar Surface Ultraviolet Camera/Spectrograph Apollo 16 experiment S-201 (předběžná zpráva z výzkumu slunečního povrchu spektrografickou ultrafialovou kamerou na palubě Apollo 16, pokus S-201).

60. G.R. Carruthers, Výzkumná laboratoř amerického námořnictva, osobní sdělení, 20.února 1979 a 28.září 1981.

61. G.R. Carruthers, T. Page, R.R. Meir, 1976. J.Geophys.Res. 81, 1665.

62. G.R. Carruthers, osobní sdělení, 20.února, 1979.

63. Berkner a Marshall, J.Atmos.Sci., str. 225.

64. J.S. Levine, J.Mol.Evol., str. 161; Carver, Nature, str. 136; M.L. Ratner a J.C.G. Walker, 1972. J.Atmos.Sci. 29, 803; A.J. Blake a J.H. Carver, 1977. J.Atmos.Sci. 34, 720; E. Hesstvedt, S. Henriksen a H. Hjartarson, 1974. Geophysica Norvegica 31, 1; J.F. Kasting a T.M. Donahue, 1980. J.Geophys.Res. 85, 3255.

65. Carver, Nature, str. 136-8.

66. Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 263.

67. J.W. Schopf. U.C.L.A., Dept. of Earth and Planetary Sciences (Kalifornská univerzita, Los Angeles, katedra nauk o Zemi a planetách), osobní sdělení, 23.června 1983.

68. Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 266.

69. Walker, 1978. Pure Appl.Geophys. 116, str. 230.

70. F.V. Chukhrov, V.I. Vinogrador a L.P. Ermilova, 1970. Mineral.Deposita (Berl.) 5, 209. Citát ze str. 220.

71. R. Eichmann, M. Schidlowski, 1975. Trans.Am.Geophys. Union 56, 176.

72. M. Schidlowski, R. Eichmann, C.E. Junge, 1975. Precambrian Res. 2, 1; M. Schidlowski, 1976. V The Early History of the Earth, ed. B. Windley. New York: Wiley a Sons, str.525.

73. M. Schidlowski, 1982. V Mineral Deposits and the Evolution of the Biosphere, ed. h. Holland a M. Schidlowski, str. 103.

74. W.S. Broecker, 1970. J.Geophys.Res. 75, 3553.

75. S. Awramik a spol., v Mineral Deposits and the Evolution of the Biosphere, str. 314.

76. M.G. Rutten, 1971. The Origin of Life by Natural Causes. New York: Elsevier Publishing Co., str. 319.

77. Levine, J.Mol.Evol., str.167.

78. S.L. Miller a L.E. Orgel, 1974. The Origins of Life on the Earth. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, str. 119; S.L. Miller, v Mineral Deposits and the Evolution of the Biosphere, str. 160.

79. Rutten, The Orig6in of Life by Natural Causes, str. 253.

80. Tamtéž, str. 282.

81. Fox a Dose, Molecular Evolution and the Origin of Life, str. 44.

82. Holland, v Petrologic Studies, str. 447.

83. Charles F. Davidson, 1965. Proc.Nat.Acad.Sci.USA 53, 1194.

84. Graf K. Krejci, citovaný v Fox a Dose, Molecular Evolution and the Origin of Life, str. 44.

85. J.W. Schopf, U.C.L.A., Dept. of Earth and Planetary Sciences (Kalifornská univerzita, Los Angeles, katedra nauk o Zemi a planetách), osobní sdělení, 23.června 1983.

86. Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 262.

87. J.C.G. Walker, 1978. Pure Appl.Geophys. 116, 230.

88. Miller a Orgel, The Origins of Life on Earth, str. 50.

89. P.R. Simson a J.F.W. Bowle, 1977. Phil.Trans.R.Soc.Lond. A286, 527. Odkaz v K.M. Towe, 1978. Nature 274, 657.

90. James Trow, 16.března 1978. "Uraniferous Quartz-Pebble Conglomerates and their Chemical Relation to CO₂ - Deficient Atmosphere Synchronous with Glaciations of Almost Any Age," Dept. of Geology, Michigan State University, East Lansing, Michigan. (Uveřejněno také na GSA Annual Meetings, Seattle, Washington, 1977.)

91. Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 262.

92. H.D. Holland, 1975. Komentář na konferenci o The Early History of the Earth (Dávná historie Země), univerzita v Leicesteru, Anglie. V Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 262.

93. M. Muir, 1975. Komentář na konferenci o The Early History of the Earth (Dávná historie Země), univerzita v Leicesteru, Anglie. V Walker, Evolution of the Atmosphere, str. 262.

94. B.J. Skinner, 13.-15.října 1975. Vyžádané ústní shrnutí příspěvků na U.S. Geol. Survey Quartz-Pebble workshop, Golden, Colo.

95. D.E. Grandstaff, 1980. Precambrian Res. 13, 1.

96. Tamtéž, str. 1.

97. E. Dimroth a M.M. Kimberley, 1976. Can.J.Earth Sci. 13, 1161.

KAPITOLA 6
Věrohodnost a vliv badatele
Naše diskuze o prebiotické polévce, uvedená v kapitole 4, byla převážně věnována procesům vedoucím ke zničení nezbytných chemických látek. Kritický pohled na údaje o složení dávné Země a její atmosféry v kapitole 5 ukazuje, že podmínky byly tehdy mnohem méně redukující a méně podporovaly abiogenní syntézy, než by odpovídalo dřívějším představám. Má-li mít teorie abiogeneze nějakou podporu, pak musí tato podpora vycházet přímo z prebiotických modelových experimentů. Publikované výsledky modelových pokusů ukazují, že v prebiotických vodních nádržích mohly být přítomny důležité prekurzory v dostatečných koncentracích. To je však v ostrém rozporu se závěrem plynoucím z úvah v kapitole 4. Odpověď na to, co je příčinou tohoto rozporu, je zřejmá, zabýváme-li se podrobnostmi prebiotických modelových experimentů.

Pokusme se nyní stanovit hodnotu různých druhů prebiotických modelových pokusů (kapitola 3) a technik, použitých v těchto pokusech. Každou z těchto technik krátce popíšeme a pokusíme se zhodnotit její geochemickou věrohodnost. Pak seřadíme experimentální techniky do stupnice podle jejich rostoucí geochemické nevěrohodnosti (toto uspořádání je do jisté míry věcí názoru a lze je v průběhu času revidovat). Naším cílem je přitom poukázat na závažnou potřebu kritérií, která by stanovila přijatelnou úlohu badatele v prebiotických modelových pokusech.

Analýza různých typů modelových pokusů a použitých technik
Modelové pokusy využívající ultrafialové záření
V literatuře jsou popsány úspěšné syntézy aminokyselin a jiných organických sloučenin uskutečněné v laboratorních modelových pokusech pomocí ultrafialového záření. Tyto pokusy byly prováděny s ultrafialovým zářením kratších vlnových délek, tj. < 200 nm, zatímco UV záření vyšších vlnových délek, tj. nad 200 nm,¹ které má značně destruktivní účinky, nebylo používáno.² Tento postup byl velmi účinný pro dosažení úspěšných syntéz, ale jeho použití v prebiotických modelových experimentech je pochybné, protože prebiotickou Zemi ozařovalo celé sluneční spektrum.
Fotosenzibilizace
Jak je uvedeno v kapitole 3, fotosensibilizace umožnila využití dlouhovlnnější části ultrafialového záření (200 - 300 nm), na které je sluneční světlo bohaté, pro fotochemické reakce v prebiotické atmosféře redukujících plynů. Páry rtuti, formaldehyd a sirovodík byly použity jako fotosenzibilizační činidla, která absorbovala energii a předávala ji plynům prebiotické atmosféry; tak byla při reakcích využita i dlouhovlnnější část spektra.³

Činidlo s vhodným absorpčním spektrem může být prospěšné i jinak. Například sirovodík může tvořit ochranný štít proti dlouhovlnnějšímu UV, které způsobuje degradaci aminokyselin a jiných biomonomerů a nezbytných meziproduktů vytvořených v atmosféře.⁴ Tento ochranný štít plní svou funkci jen v případě, že sirovodík, který absorbuje světlo o vlnových délkách 200 - 260 nm, je přítomen v dostatečné koncentraci. Organické molekuly, které by toto záření absorbovaly a rozkládaly se, jsou tak chráněny.⁵ Pokud tento proces probíhal v prebiotické atmosféře, podpořil tvorbu a akumulaci chemických látek nezbytných pro vznik života.

Není však jisté, zda formaldehyd nebo sirovodík mohly dosáhnout koncentrace nezbytné pro to, aby mohly působit jako fotosenzibilizační činidla na dávné Zemi, nebo aby mohly ochránit organické sloučeniny před rozkladem vyvolaným působením světla. Jak již bylo uvedeno, samotný formaldehyd i sirovodík podléhají rozkladu vlivem světelného záření a nezdá se, že by existoval vhodný štít pro jejich ochranu.

Ve srovnání s formaldehydem splňuje sirovodík lépe předpoklady pro podvojnou úlohu fotosenzibilizačního činidla a ochranného štítu. Jeho fotolýza, vedoucí ke vzniku volné síry a vodíku, by však proběhla během 10 000 let⁶ a není znám žádný mechanizmus, kterým by se sirovodík potřebnou měrou doplňoval.

Pátrání po dalším fotosenzibilizačním činidle pokračuje, výběr je ale omezený. Je totiž nezbytné předpokládat, že takové činidlo bylo jedním z jednoduchých plynů prebiotické atmosféry nebo jeho derivátem. Rtuťové páry nemohly fungovat na dávné Zemi jako fotosenzibilizační činidlo ve větším rozsahu, i když snad místně a krátkodobě takto působit mohly. Předpokládá se, že byly uvolňovány při sopečné činnosti.⁷ Samotná existence fotosenzibilizace není zpochybňována, neboť např. při fotosyntéze funguje jako fotosenzibilizační činidlo chlorofyl, který umožňuje rostlinám využít sluneční světlo. Využití této metody při modelových pokusech však předpokládá geochemické podmínky, které jsou nevěrohodné. Hlavní otázkou tedy je, zda na dávné Zemi existovaly podmínky nezbytné pro fotosenzibilizaci a tvorbu ochranného štítu.
Ostatní zdroje energie: Teplo
Pokusy využívající teplo, elektrický výboj a tlakové vlny jsou rovněž předmětem kritiky. Pokusy využívající teplo vyvolávají vážné otázky, protože na Zemi neexistovaly, snad kromě krátkých údobí, oblasti, kde by byla lokálně vysoká teplota (> 150^o). Sopky, fumaroly, chrliče páry atd. patří mezi zdroje tepelné energie, jsou ale od sebe příliš vzdálené a doba jejich působení není geologicky významná.⁸ Vědci, kteří považují teplo za účinný zdroj energie, obhajují zpravidla svůj názor tvrzením, že ke vzniku protobuněk došlo velmi rychle, takže k tomu postačoval přísun energie během geologicky krátké doby. Až do objevení se fotosyntézy byl však nezbytný plynulý přísun chemických meziproduktů.⁹ Z tohoto důvodu se většina vědců domnívá, že pouze hlavní zdroj energie, tj. ultrafialové záření, mohl umožnit vznik života.

Někteří badatelé předpokládají, že prebiotické plyny vanoucí přes horkou lávu (500 - 1 000^oC) byly na krátkou dobu vystaveny působení této vysoké teploty. Mírně ohřáté plyny, které nebyly ve volné přírodě ničím omezovány, by však rychle unikly z dosahu horké lávy, aniž by se ohřály na potřebnou reakční teplotu.¹⁰ V omezenějším prostoru např. průduchů nebo trhlin ve skalách by vytvořené organické molekuly zůstaly pod vlivem tepla a došlo by tak k jejich rozkladu.¹¹

Blesk
Cílem pokusů s elektrickým výbojem bylo simulovat působení blesků na dávné Zemi. Teplota hlavní větve blesku je však příliš vysoká (20 000^oK), než aby byla využitelná pro vhodné syntézy, a navíc způsobuje okamžitý rozklad všech produktů.¹² V některých pokusech byl také napodobován mnohem mírnější výboj, tzv. koronový, který vzniká mezi hroty objektů. Hustota energie používaná při těchto pokusech je však o devět řádů větší, než by odpovídalo přírodnímu jevu.¹³ V Millerově experimentu bylo použito tak veliké množství energie, že "dvoudenní výboj byl srovnatelný s množstvím energie, které dopadlo na povrch prebiotické Země za dobu asi 40 milionů let."¹⁴ Dalším z geologického hlediska nepřijatelným rysem pokusů s elektrickým výbojem je, že jsou prováděny zpravidla v uzavřených systémech obsahujících zhruba 75 % vodíku.¹⁵ (Na počátku je sice podstatně přijatelnější koncentrace vodíku, při reakcích však dochází k jeho uvolňování, a na rozdíl od otevřeného systému je zamezeno jeho úniku.)
Sifony
Při všech prebiotických experimentech s teplem,¹⁶ elektrickým výbojem¹⁷ a ultrafialovým zářením¹⁸ (včetně fotosenzibilizace) byly používány sifony. Sifony umožňují dosažení vyššího výtěžku produktů rovnovážných reakcí, v nichž by jinak rozklad převážil nad syntézou (tj. K_eq << 1).¹⁹ Sifony průběžně zachycují malé frakce reakčních produktů. Odstraňování produktů z místa jejich tvorby způsobí, že reakce opět probíhá až do obnovení rovnováhy. Tímto způsobem lze účinně udržovat reakce v chodu až do vyčerpání výchozích látek.

Podstata této metody je v souladu s Le Chatelierovým principem, podle něhož vnější zásah do chemické reakce nacházející se v rovnováze, představovaný v tomto případě sifonem, vyvolá reakci působící ve směru obnovení rovnovážného stavu. Podobně jako použití koncentrovaných reakčních činidel je tato metoda uznávaným prostředkem zkracujícím reakční dobu na realizovatelnou hodnotu.

Odstraňováním z reakční směsi jsou také produkty chráněny před následným rozkladem způsobeným zdrojem energie, který umožnil jejich vznik. Carl Sagan výstižně komentoval toto ochranné působení při pokusech:
Tento problém, o němž jsme hovořili, je velmi obecný. Používáme zdroj energie k tvorbě organických molekul. Bylo zjištěno, že tentýž zdroj energie může působit destrukčně na vzniklé organické molekuly. Organický chemik dá pochopitelně přednost odstranění reakčních produktů z dosahu zdroje energie před jejich zničením. Ale pokud hovoříme o vzniku života, myslím, že bychom neměli opominout skutečnost, že degradace probíhá současně se syntézou a že průběh reakce může být odlišný, pokud nejsou její produkty přednostně odstraňovány. Při rekonstrukci vzniku života si musíme vytvořit rozumný scénář, který se nějakým způsobem vyhne této komplikaci. (Zdůrazněno autory knihy.)²⁰
Pouhá zběžná prohlídka publikovaných článků a sympozií týkajících se tohoto problému ukazuje, že neexistuje jednotný názor na "rozumný scénář." Předkládaná řešení jsou terčem kritiky a diskusí. Aniž bychom zabíhali do detailů této diskuze, můžeme uvést, že sifony jsou považovány za nápodobu přirozeného mechanismu, kterým se pomocí deště dostávaly pro život nezbytné sloučeniny vzniklé vlivem tepla, tlakových vln, světla a elektřiny do oceánu, kde byly chráněny před ničivým ultrafialovým zářením. Jak se tyto chemické látky dostaly bezpečně do moře? Podle jedné hypotézy byl plynný sirovodík, formaldehyd, rtuťové páry nebo jiná fotosenzibilizační činidla přítomen v prebiotické atmosféře v dostatečném množství (přes protiargumenty uvedené v předchozí kapitole), což umožnilo syntézy indukované dlouhovlnnější částí ultrafialového záření. Protože toto dlouhovlnnější UV záření může pronikat hlouběji do atmosféry, posunulo by se místo syntézy aminokyselin a jiných choulostivých organických molekul blíže ke hladině oceánu. Cesta do bezpečí by se tak podstatně zkrátila.²¹ Teplo, elektrický výboj a tlaková vlna by také umožňovaly syntézy v malých výškách. Doba transportu organických sloučenin produkovaných vlivem těchto zdrojů by byla také krátká. Pokud by navíc byla přítomna vhodná fotosenzibilizační činidla, která by zachycovala ničivé ultrafialové záření, byly by organické sloučeniny syntetizované v atmosféře chráněny i tímto mechanismem, což by zvyšovalo pravděpodobnost jejich přežití.

Není ovšem jasné, zda oceán plnil ochrannou funkci tak jako sifon. Laboratorní sifony na rozdíl od oceánu, kde UV záření proniká několik desítek metrů pod povrch, nejsou obvykle vystaveny působení dlouhovlnného ultrafialového záření.²² Kromě toho vynášejí mořské proudy na povrch pravidelně i vodu z hlubiny, čímž vystavují v ní obsažené organické součásti ničivému ultrafialovému záření. Zdá se tedy, že oceán měl mnohem méně společného se sifonem, než se obvykle předpokládá.

Concerto Effect
Laboratorní modelové pokusy jsou obvykle prováděny za využití pouze jednoho z různých zdrojů energie. Účelem tohoto uznávaného postupu je nalezení relativního vlivu daného zdroje energie. Je pravda, že celkový efekt je součtem vlivů jednotlivých zdrojů energie; často se však opomíjí skutečnost, že se sčítají nejen účinky vedoucí k syntézám, ale i destruktivní působení těchto zdrojů energie. Jak jsme poznali v kapitole 4, působí tyto zdroje za přirozených podmínek společně neboli v součinnosti jak ve směru syntézy, tak rozkladu organických sloučenin. Jeden zdroj energie ničí to, co jiný vytvořil, přičemž výsledně převládá destrukce.

Ochrana před zdroji energie není jediným problémem. Při mnoha laboratorních experimentech jsou používány pečlivě vybrané, vysoce purifikované a často koncentrované chemikálie v roztoku izolovaném od ostatních složek polévky. Používání koncentrovaných chemikálií vychází z dobře známého zákona o působení aktivní hmoty, který říká, že rychlost chemické reakce je úměrná koncentraci reagujících látek. Jinak řečeno, probíhá-li chemická reakce pomalu ve zředěném roztoku (např. v prebiotické polévce), bude probíhat mnohem rychleji v koncentrovaném roztoku (např. v badatelově baňce). Tímto způsobem lze zkrátit potřebnou reakční dobu z milionů let na realizovatelný laboratorní čas.²³ Reakce tak nejsou změněny, pouze uspíšeny. Tento postup je oprávněný bez ohledu na to, zda na dávné Zemi existovaly dostatečně účinné přirozené koncentrační mechanismy. Mnohé další rysy laboratorních modelových technik se však z pozice skutečností uvedených v kapitole 4 jeví jako nerealistické.

Oddělování výchozích látek
Bezmála všechny pokusy napodobující prebiotický oceán, které jsou popsány ve vědecké literatuře, vycházejí z předpokladu, že pokud reagují určitým způsobem dvě nebo tři chemické látky chemické polévky izolovaně, budou stejně reagovat i za přítomnosti rozmanitých chemikálií v polévce. Tento předpoklad nalezl své místo i v části diskuze První konference o vzniku života, která se konala v roce 1967 (Proceedings of the First Conference on the Origins of Life) .²⁴ Alex Rich se ptal Leslie Orgela, zda on nebo někdo jiný "zkoušel tzv. syntézu v celku (Synthesis in the Whole), tj. zda použil jiskrový výboj, hrst písku a po troškách z různorodé suti, a pak hledal v produktech cytosin, uracil atd."²⁵ Orgel odpověděl: "Tento postup je opakem toho, o co jsme se snažili. Chtěli jsme nejprve studovat kinetiku každého kroku, a teprve potom se pokusit spojit všechny kroky dohromady. Dosud jsme se však do tohoto posledního stadia nedostali. Dokážeme docela snadno získat dokonce i puriny. Dříve nebo později by někdo měl uskutečnit obrovský pokus, v němž by probíhaly všechny syntézy současně, ale domnívám se, že by bylo nerozumné tímto způsobem začínat."²⁶

Jak vyplývá z kapitoly 3, součástí obecných pracovních postupů jsou pokusy, kterými lze s určitou pravděpodobností oddělit množství jednotlivých reakcí, které probíhaly v polévce. Cílem je nalézt přijatelným způsobem reakční mechanismy a syntetické dráhy.

I když je tato metoda oddělující jednotlivé reakce je téměř univerzálně používána a je považována za odpovídající pro všechny praktické účely, je v obecném případě její základní předpoklad chybný. Je chybný, protože přehlíží vzájemnou propojenost četných reakcí, tedy to, co nazýváme synergií, či Concerto Effect. Směs se vyznačuje vlastním typickým chováním, jež není jednoduchým součtem chování jednotlivých složek.²⁷ Všechny přítomné složky mají určitou afinitu k reakcím s ostatními látkami ve směsi. Následkem toho se soubor reakcí probíhajících v polévce nerovná součtu jednotlivých izolovaných reakcí. S tím jsme se setkali ve velké části diskuze v kapitole 4, která se týkala destruktivních interakcí v polévce a čistících mechanismů, které odstraňují nezbytné organické sloučeniny z vodních nádrží. Obecně řečeno, látka A může reagovat s látkou B, pokud nejsou přítomny látky C, D a E. Pokud jsou ve směsi přítomny všechny tyto látky, lze předvídat kompetiční reakce, které způsobí, že nevzniknou prakticky žádné produkty reakce mezi látkami A a B. Je také možné, že reakce mezi A a B začne probíhat, ale bude přerušena v některém následujícím kroku. Při modelových pokusech tak vznikají některé produkty, které by nikdy nemohly vzniknout v prebiotické polévce.

Na dokreslení se zamysleme nad tím, zda mohl freon (dichlorodifluorometan) existovat na této planetě ještě před tím, než byl chemiky syntetizován v laboratoři počátkem tohoto století. Jeho existence byla samozřejmě možná a několik molekul se snad utvořilo někdy během historie Země. Ve skutečnosti vděčí freon za svou existenci zásahu badatele, který prováděl reakce podle předem určené chemické cesty.

Kromě toho byly na prebiotické Zemi přítomny mnohé chemické látky, které obvykle chybí v modelových experimentech. Například byly přítomny aldehydy včetně redukujících cukrů, ale mezi produkty modelových experimentů napodobujících prebiotickou atmosféru je nenalezneme. Nepřítomnost těchto aldehydických látek zabraňuje destruktivním interakcím s aminokyselinami, které se tak hromadí.*

Používání vybraných chemických látek při modelových pokusech je velmi nepřirozené a odporuje našim představám o dávné Zemi. Jinými slovy, předpokládáme-li, že oceán mohl fungovat jako sifon, musíme brát v úvahu Concerto Effect, podle něhož musí být vzájemné působení hmoty a energie uvažováno jako synergické, tj. s ohledem na součinnost jednotlivých složek.

* Pokud byly aminokyseliny vytvořeny Streckerovou syntézou v pokusech s jiskrovým výbojem (kapitola 3), byly přítomny i aldehydy. Ty se však spotřebovávají reakcí s nadbytečným HCN. To je v souladu se skutečností, že hlavním produktem při těchto pokusech je kyselina mravenčí, vznikající pravděpodobně hydrolýzou HCN. Aminokyseliny nahromaděné v sifonu jsou konečným výsledkem pokusů s jiskrovým výbojem právě proto, že tam nebyly žádné aldehydy, které by s nimi dále reagovaly.