Proč výzkum Millera a Ureye hovoří proti abiogenezi — tj. proti spontánnímu vzniku života z neživé hmoty

Autor: Jerry Bergman

V originále vydáno: 30. prosince 2016

Shrnutí

Stanley Miller a Harold Urey

Současné bádání nedokáže poskytnout životaschopné vysvětlení, jak mohlo dojít k abiogenezi na Zemi. Problém abiogeneze se stal natolik ožehavým, že většina evolucionistů se dnes celému oboru vyhýbá, protože jim „není příjemné veřejně prohlásit, že vznik života je záhadou, ačkoli za zavřenými dveřmi otevřeně přiznávají, že jsou bezradní“, protože „to otevírá dveře náboženským fundamentalistům a jejich pseudovysvětlením typu ‚Bůh mezer‘“ a obávají se, že „poctivé přiznání neznalosti by ohrozilo financování“.¹

Abiogeneze se kdysi běžně nazývala „chemická evoluce“,² dnes se však evolucionisté snaží evoluční teorii od vzniku života oddělit. To je jeden z důvodů, proč většina evolučních propagandistů dnes tento proces nazývá „abiogenezí“. Chemická evoluce je vlastně součástí „obecné teorie evoluce“, kterou evolucionista Kerkut definoval jako „teorii, podle níž všechny živé formy na světě vznikly z jediného zdroje, který sám vznikl z anorganické formy“.³

„Jestliže Bůh stvořil jeden druh života, mohl také stvořit mnoho tisíc různých druhů.“

Existuje ještě jeden důvod, proč přehánět tvrzení o abiogenezi – tato oblast je rozhodující k prokázání evolučního naturalismu.⁴ Pokud je abiogeneze nemožná nebo extrémně nepravděpodobná, pak je nemožný i naturalismus.^5,6,7,8

Darwin si uvědomoval, jak zásadní je problém abiogeneze pro jeho teorii. Dokonce připustil, že veškerý existující pozemský život musí pocházet z nějaké primitivní formy života, která byla původně „Stvořitelem“ povolána k životu.⁹ Připustit však, jak to učinil Darwin, možnost jednoho nebo několika málo stvoření znamená otevřít dveře možnosti mnoha dalších! Pokud Bůh stvořil jeden typ života, mohl také stvořit tisíce různých typů. Darwin tohoto ústupku později zřejmě litoval a také spekuloval, že život mohl vzniknout v nějakém „teplém rybníčku“ na dávné Zemi.

Teorie „teplé polévky“

Přestože je v posledních letech hypotéza teplé polévky vážně zpochybňována, zůstává mezi darwinisty stále nejrozšířenější teorií abiogeneze. Nejpodrobněji ji rozpracoval ruský ateista Alexandr Ivanovič Oparin (1894-1980) ve své knize Původ života, která se stala světovým bestsellerem a poprvé vyšla v roce 1924 (poslední vydání vyšlo v roce 1965).¹⁰ Oparin „postuloval, že život se mohl vyvinout výhradně náhodnými procesy“ v tzv. biochemické „polévce“, která podle něj kdysi existovala v oceánech. Podle této teorie se život vyvinul tak, že organické molekuly, které původně pršely do primitivních oceánů z atmosféry, byly energetizovány silami, jako jsou blesky, ultrafialové světlo, meteority, hlubokomořské hydrotermální prameny, horké prameny, sopky, zemětřesení nebo elektrické výboje ze Slunce. Pokud by byla přítomna pouze správná kombinace chemických látek a energie, život by vznikl spontánně. Na prokázání této myšlenky bylo vynaloženo téměř půl století výzkumu a miliony dolarů – zatím s malým množstvím pozitivních výsledků a mnoha negativními důkazy.¹¹

V jakém pořadí?

Oparin dospěl k závěru, že nejprve se vyvinuly buňky, pak enzymy a nakonec geny.¹² Dnes si uvědomujeme, že geny ke své funkci potřebují enzymy, ale geny jsou zároveň nezbytné k produkci enzymů. Geny ani buňky nemohou fungovat bez mnoha složitých struktur, jako jsou ribozomy, polymeráza, helikáza, gyráza, jednořetězcový vazebný protein a desítky dalších proteinů. Dyson došel k závěru, že Oparinova teorie byla „biology obecně přijímána po půl století“, ale že „byla populární nikoli proto, že by pro ni existovaly nějaké důkazy, ale spíše proto, že se zdála být jedinou alternativou k biblickému kreacionismu“.¹³

Millerův-Ureyův výzkum

Haldane,¹⁴ Bernal,¹⁵ Calvin¹⁶ a Urey¹⁷ všichni publikovali výzkumy, které se snažily tento model podpořit – s malým, pokud vůbec nějakým úspěchem. V roce 1953 přišel Harold Urey (1893-1981) z Chicagské univerzity a jeho třiadvacetiletý postgraduální student Stanley Miller (1930-) s teorií, která podle některých představovala rozhodující průlom. Urey dospěl k názoru, že závěr „mnoha“ badatelů o původu života, že raná atmosféra byla oxidační, byl chybný; tvrdil, že tomu bylo naopak, a sice že šlo o redukční atmosféru s velkým množstvím metanu.¹⁸

Jejich „průlomové řešení“ vedlo k tomu, že se o nich psalo na prvních stránkách novin po celém světě, kde se obvykle objevovalo senzační tvrzení, že „učinili první krok k vytvoření života ve zkumavce“.¹⁹ Carl Sagan dospěl k závěru: „Millerův-Ureyův experiment je dnes uznáván jako nejvýznamnější krok, který přesvědčil mnoho vědců o tom, že život je ve vesmíru pravděpodobně hojný.“²⁰ Tento experiment dokonce znamenal počátek nového vědního oboru zvaného „prebiotická“ chemie.²¹ V současné době je nejčastěji citovaným (a často jediným) důkazem abiogeneze v učebnicích přírodních věd.²²

Millerův experiment.

Millerův-Ureyův experiment spočíval v naplnění uzavřeného skleněného přístroje plyny, o nichž Oparin předpokládal, že jsou nezbytné pro vznik života – metanem, čpavkem a vodíkem (aby se napodobily podmínky, které podle nich panovaly v rané atmosféře) a vodní párou (aby se napodobil oceán). Poté, zatímco topná spirála udržovala vodu ve varu, vystavili plyny v baňce vysokonapěťovému (60 000 voltů) wolframovému jiskrovému výboji, aby simulovali blesk. Pod ním se nacházel vodou chlazený kondenzátor, který směs ochlazoval a kondenzoval, aby mohla padat do níže umístěného vodního sifonu.²³

Během několika dní vytvořila směs vody a plynu na stěnách baňky růžovou skvrnu. V průběhu pokusu a hromadění chemických produktů se skvrna zbarvila do tmavě červené a poté se zakalila.²⁴ Po týdnu vědci analyzovali látky ve vodní pasti ve tvaru písmene U, která sloužila k zachycení reakčních produktů.²⁵ Hlavními látkami v plynné fázi byly oxid uhelnatý (CO) a dusík (N₂).²⁶ Dominantní pevnou látkou byla nerozpustná toxická karcinogenní směs zvaná „dehet“ nebo „pryskyřice“, běžný produkt organických reakcí, včetně spalování tabáku. Tento dehet byl analyzován nejnovějšími dostupnými chromatografickými technikami, které prokázaly, že vznikla řada látek. Při tomto prvním pokusu nebyly zjištěny žádné aminokyseliny, proto Miller experiment upravil a podnikl další pokus.^27,28

Časem se vytvořila stopová množství několika nejjednodušších biologicky užitečných aminokyselin – především glycinu a alaninu.²⁹ Výtěžek glycinu byl pouhých 1,05 %, výtěžek alaninu jen 0,75 % a další nejčastěji produkovaná aminokyselina tvořila pouze 0,026 % z celkového množství – tak málo, že to bylo v podstatě zanedbatelné. Podle Millerových slov byl „celkový výtěžek malý vzhledem k vynaložené energii“.³⁰ Vazebnou skupinou pro glycin je osamělý vodík a pro alanin jednoduchý methyl (-CH₃). Po stovkách opakování a modifikací s použitím technik podobných těm, které byly uplatněny v původních Millerových-Ureyových experimentech, se vědcům podařilo vyrobit pouze malé množství méně než poloviny z 20 aminokyselin potřebných pro život. Ostatní vyžadují mnohem složitější podmínky syntézy.

Kyslík: nepřítel chemické evoluce

Výzkumníci použili prostředí bez kyslíku především proto, že se tehdy „všeobecně mělo za to, že údajná prvotní atmosféra Země neobsahovala v raném stádiu významné množství kyslíku“. Věřili tomu, protože „laboratorní experimenty ukazují, že chemická evoluce, jak ji popisují současné modely, by byla do značné míry inhibována kyslíkem“.²⁸ Zde je jeden z mnoha příkladů, kdy se jejich apriorní víra ve „skutečnost“ chemické evoluce používá jako „důkaz“ jedné z premis, anoxické atmosféry. Samozřejmě, že odhady úrovně O₂ v rané zemské atmosféře se do značné míry opírají o spekulace. Faktem je, že „stále nevíme, jak vznikla atmosféra bohatá na kyslík“.³¹

Předpokládalo se, že výsledky jsou významné, protože některé ze vzniklých organických sloučenin jsou stavebními kameny mnohem složitějších životních jednotek zvaných proteiny – základních struktur veškerého života.³² Ačkoli byl tento experiment v tisku široce publikován jako „důkaz“, že život mohl vzniknout na rané Zemi za přirozených podmínek (tj. bez inteligence), nyní je zřejmé, že ve skutečnosti poskytl přesvědčivé důkazy pro přesně opačný závěr. Například bez souboru všech 20 aminokyselin nelze vytvořit většinu známých typů bílkovin a tento kritický krok v abiogenezi by nikdy nemohl nastat.

Kromě toho Millerovým-Ureyovým postupem důsledně vznikala stejná množství pravotočivých i levotočivých organických molekul (tzv. racemická směs). Ve skutečném životě musí být téměř všechny aminokyseliny, které lze použít v bílkovinách, levotočivé a téměř všechny sacharidy a polymery pravotočivé. Opačné typy jsou nejen zbytečné, ale mohou být i toxické (dokonce smrtelné) pro život.^33,34

Existovala atmosféra metanu a amoniaku?

Podle mnoha dnešních badatelů je ještě závažnějším problémem skutečnost, že atmosféra rané Země byla velmi odlišná od toho, co předpokládal Miller. „Pozdější bádání Millerovu hypotetickou atmosféru zpochybnilo a mnoho vědců začalo pochybovat o relevanci jeho zjištění.“³⁵ Problém byl formulován následovně:

„… změnil se všeobecně přijímaný obraz rané zemské atmosféry: Byla pravděpodobně bohatá na O₂ s trochou dusíku, což je méně reaktivní směs než Millerova, nebo mohla být složena převážně z oxidu uhličitého, což by značně bránilo rozvoji organických sloučenin.“³⁶

„Kromě toho Millerovým-Ureyovým postupem pokaždé vznikala stejná množství pravotočivých i levotočivých organických molekul (tzv. racemická směs).“

Předpokládalo se, že hlavním zdrojem plynů jsou sopky, a protože současné sopky vypouštějí CO, CO₂, N₂ a vodní páru, bylo považováno za pravděpodobné, že tyto plyny byly v rané atmosféře velmi hojné. Naproti tomu se nyní předpokládá, že H₂, CH₄ a NH₃ pravděpodobně nebyly hlavními složkami rané atmosféry. Mnoho vědců se navíc nyní domnívá, že raná atmosféra pravděpodobně nehrála hlavní roli v chemických reakcích vedoucích ke vzniku života.³⁷

Ačkoli se dnes předpokládá, že atmosféra rané Země se skládala z velkého množství oxidu uhličitého, tento závěr je stále předmětem mnoha spekulací. Většina výzkumníků se také nyní domnívá, že nějaký O₂ byl na rané Zemi přítomen, protože se zde nacházelo mnoho vodní páry a fotodisociací vody v horních vrstvách atmosféry vzniká kyslík.³⁸ Dalším důvodem je existence velkého množství oxidovaných materiálů v prekambrických geologických vrstvách.³⁹

Dalším důvodem pro závěr, že na rané Zemi existoval volný kyslík, je obecný předpoklad, že fotosyntetické organismy se objevily velmi brzy po vzniku Země, což je pro chemickou evoluční teorii obtížně vysvětlitelné. Článek z roku 2004 na základě geochemie uranu dokazuje, že v době před 3,7 mld. let existovaly oxidační podmínky, a tedy i fotosyntéza.⁴⁰ Podle datování vycházejícího z principu uniformity však byla Země bombardována meteority až do doby před 3,8 mld. lety. I když tedy připustíme evoluční předpoklady, tento nejnovější výzkum ukazuje, že život se objevil téměř hned, jakmile ho Země byla schopna podporovat, a ne „o miliardy a miliardy let“ později. I kdyby kyslík vznikal fotodisociací vodní páry a nikoli fotosyntézou, bylo by to pro návrhy Millerova typu zničující.

Problém ředění

Urey také vyslovil domněnku, že oceány na dávné Zemi musely obsahovat asi 10% roztok organických sloučenin, který by byl velmi příznivý pro vznik života.⁴¹ Tato úroveň organických látek by se rovnala koncentraci asi 100krát vyšší, než je koncentrace v odpadních vodách moderního amerického města. Celkové množství organických sloučenin, které se dnes na Zemi vyskytují, by nedokázalo vytvořit ani zlomek množství potřebného k dosažení tak vysoké koncentrace v oceánech.

První naděje se nenaplnily

„Millerův-Ureyův experiment vzbuzoval u materialistů velké naděje, které nyní ustoupily pesimismu.“

Moderní replikace Millerova-Ureyova experimentu s použitím široké škály receptur, včetně nízkých hladin O₂, poskytují ještě nižší množství organické sloučeniny než původní experiment.⁴² K vyřešení tohoto problému někteří vědci vyslovili domněnku, že požadované úrovně koncentrace bylo dosaženo v malých izolovaných jezírkách vody. Problém zůstává stejný: neexistuje žádná proveditelná metoda, jak tento zdroj zohlednit. Někteří dokonce spekulují, že „počáteční chemické zdroje mohly pocházet z ponořených sopek a hlubokomořských průduchů – mezer v zemské kůře, kde horká voda a minerály tryskají do hlubokých oceánů“.⁴³

Aby vědci napodobili to, co se mohlo stát v prvotní polévce před miliardami let, museli by smíchat chemické látky, o nichž se v současnosti předpokládá, že se běžně vyskytovaly na rané Zemi, vystavit je pravděpodobným zdrojům energie (obvykle se spekuluje o teple nebo záření) a zjistit, co se stane. Tento pokus nikdo neprovedl, protože dnes víme, že tímto způsobem nelze získat příslušné biochemické sloučeniny. Millerův-Ureyův experiment vzbuzoval u materialistů velké naděje, které nyní ustoupily pesimismu:

„Brzy po Millerově-Ureyově experimentu se mnoho vědců domnívalo, že hlavní překážky v problému vzniku života budou v dohledné době překonány. Jak však pátrání v tomto mladém vědeckém oboru pokračovalo a rozšiřovalo se, bylo stále zřejmější, že problém vzniku života není zdaleka triviální. Postupně vyvstávaly různé zásadní problémy, s nimiž se pracovníci při tomto hledání potýkají, a do popředí se dostávaly nové otázky… Navzdory intenzivnímu výzkumu zůstala většina těchto problémů nevyřešena.“

„Během dlouhé historie pátrání po původu života je kontroverze pravděpodobně nejcharakterističtějším atributem tohoto interdisciplinárního oboru. V této disciplíně téměř neexistuje model, scénář nebo móda, které by nebyly kontroverzní.“⁴⁴

Některými z těchto hlavních problémů se nyní budeme zabývat.

Funkční proteiny mohou existovat pouze za velmi specifických podmínek

Aby bylo možné vyrobit aminokyseliny i nefunkční bílkoviny, musí vědci experiment různými způsoby důsledně kontrolovat, protože podmínky, za kterých podle této hypotézy vznikají aminokyseliny, také rychle ničí bílkoviny. Příkladem může být tepelná denaturace proteinů, při níž dochází k rozpadu jejich vodíkových vazeb a narušení hydrofobní přitažlivosti mezi nepolárními postranními skupinami.⁴⁵ Jen velmi málo proteinů zůstává biologicky aktivních při teplotě vyšší než 50 °C nebo nižší než přibližně 30 °C a většina z nich vyžaduje velmi specifické podmínky. Vaření potravin je dobrým příkladem použití tepla k denaturaci bílkovin, kdežto chlazení je příkladem použití chladu ke zpomalení biologické aktivity. Jak ví každý molekulární biolog z každodenní laboratorní práce, pH musí být také přísně regulováno. Příliš mnoho kyselin nebo zásad negativně ovlivňuje vodíkové vazby mezi polárními R skupinami a také narušuje iontové vazby tvořené solnými můstky v bílkovinách.

Zkřížené reakce

„Miller se musel vypořádat se skutečností, že běžné zkřížené reakce produktů biochemických reakcí způsobují destrukci nebo narušují produkci aminokyselin.“

Miller se musel vypořádat se skutečností, že běžné zkřížené reakce produktů biochemických reakcí způsobují destrukci nebo narušují produkci aminokyselin. Všechny sloučeniny, které narušují vazbu, musí být izolovány, jinak dojde k destrukci proteinů. Proto musel Miller odstranit mnoho nečistot a příměsí, aby získal čisté sloučeniny, které se v životě běžně nevyskytují. V opačném případě by jeho přístroj vyvolal mnoho destruktivních zkřížených reakcí.

To je závažný problém. Mnohé organické sloučeniny, jako je ethanol a isopropylalkohol, fungují jako dezinfekční prostředky tak, že vytvářejí vlastní vodíkové vazby s bílkovinou, a tím narušují hydrofobní interakce bílkovin.⁴⁶ Alkoholové tampony se používají k čištění ran nebo k přípravě kůže na injekce, protože alkohol prochází buněčnými stěnami a koaguluje proteiny uvnitř bakterií a jiných buněk. Také ionty těžkých kovů, jako je Ag⁺, Pb²⁺ a Hg²⁺, musí být z bílkovin izolovány, protože narušují disulfidové vazby bílkovin a způsobují jejich denaturaci. Jako příklad lze uvést zředěný (1%) AgNO₃, který se dříve aplikoval do očí novorozenců, aby se zničily bakterie způsobující kapavku. Mnohé ionty těžkých kovů jsou po požití velmi toxické, protože vážně narušují strukturu bílkovin, zejména enzymů.

Dalším problémem je, že mnoho dalších sloučenin nezbytných pro život, jako je cukr, také silně reaguje s aminokyselinami a ovlivňuje jejich syntézu. Miller a další museli například při svých pokusech používat prostředí bez cukru.⁴⁷ Miller svůj pokus zastavil již po několika dnech, kdyby však umožnil jeho pokračování, byly by jím vyrobené sloučeniny zničeny, nebo by se z nich vytvořily složitější aminokyseliny? Výzkum Murchisonových meteoritů ukázal, že v přírodních podmínkách vznikají sloučeniny podobné Millerovým a výsledek je stabilní – což znamená, že další čas by nepřinesl žádné nové produkty.⁴⁸

Millerovy-Ureyovy experimenty vedly ke vzniku mnoha dalších sloučenin kromě aminokyselin, takže výsledkem byla lepkavá hmota, která se ve skutečnosti méně podobala stavebním kamenům života než předpokládané původní chemické prekurzory. Mezi vzniklé toxické sloučeniny patří kyanidy, oxid uhelnatý a další – ve skutečnosti většinu temných látek v roztoku nemohli vědci v roce 1953 identifikovat.⁴⁹

Nesměrovaná energie je rušivá

O zásadní otázce „Kolik energie bylo zapotřebí?“ se vedou četné spory.⁵⁰ Všechny formy energie však mohou způsobit narušení bílkovin, včetně všech forem, které jsou postulovány jako důležité v abiogenezi, jako je UV záření a blesk.⁵¹

Mnozí spekulují, že příčinou vzniku života bylo ultrafialové světlo, ale UV záření je pro život vysoce toxické a ve skutečnosti se často používá k ničení života (proto se UV světla používají v nemocnicích k ničení mikroorganismů). Intenzita destruktivních dlouhých vlnových délek převyšuje intenzitu konstruktivních krátkých vlnových délek a kvantová účinnost destrukce je také mnohem vyšší než u konstrukce.⁵² To znamená, že destrukce aminokyselin je o čtyři až pět řádů vyšší než konstrukce.

„Mnozí spekulují, že příčinou vzniku života bylo ultrafialové světlo.“

Při svých pokusech s UV zářením použil Miller vybranou vlnovou délku k produkci aminokyselin a ostatní vlnové délky vyloučil, protože aminokyseliny ničí. Ve slunečním světle však existuje jak světlo, které vytváří chemické látky, tak světlo, které je ničí. Aminokyseliny jsou ve skutečnosti velmi choulostivé a pod vlivem přirozeného slunečního záření se snadno rozkládají.

Millerův-Ureyův experiment měl také strategicky navržené pasti, které odstraňovaly produkty záření dříve, než mohly být zničeny. Na primitivní Zemi by se všechny aminokyseliny vzniklé v atmosféře zničily dlouho předtím, než by mohly být odstraněny. Ani oceán by je neochránil, protože UV záření proniká i do několika metrů kapalné vody – pod vodou se můžete dokonce spálit. To naznačuje, že podmínky na rané Zemi nemohly být nikdy příznivé pro abiogenezi.

Dokonce už pouhý pohyb může způsobit velké poškození bílkovin: šlehání smetany nebo vaječných bílků je jedním ze způsobů, jak pomocí mechanického míchání záměrně denaturovat bílkoviny (šlehání natahuje polypeptidové řetězce, dokud nedojde k přerušení vazeb).

Millerův výzkum nám z výše uvedených důvodů pomohl lépe pochopit, proč život nemohl vzniknout přirozenou cestou. Ve shrnutí slavného Millerova-Ureyova experimentu se vznikem života dospěl Horgan k závěru, že Millerovy výsledky zpočátku vypadaly, jako by

„… poskytovaly ohromující důkaz možnosti vzniku života z toho, co britský chemik J.B.S. Haldane nazval ‚prvotní polévkou‘. Odborníci spekulovali, že vědci, podobně jako doktor Frankenstein Mary Shelleyové, brzy vykouzlí ve svých laboratořích živé organismy a se všemi podrobnostmi předvedou, jak probíhá jejich geneze. To se nepodařilo. Téměř 40 let po svém původním experimentu mi Miller řekl, že vyřešení záhady vzniku života se ukázalo být obtížnější, než si on sám nebo kdokoli jiný představoval.“⁵³

Vytvoření života ve zkumavce se rovněž ukázalo mnohem obtížnějším, než Miller očekával. Vědci dnes vědí, že složitost života je mnohem větší, než si Miller (nebo kdokoli jiný) představoval v roce 1953, před revolucí DNA.⁵⁴ Nyní víme, že Millerovy

„… tolik vynášené experimenty nám říkají jen velmi málo o tom, odkud se vzaly skutečné, funkční bílkoviny. Přesto se tato nepříjemná skutečnost málokdy zmiňuje, když se v titulcích objeví zpráva, že se vědcům podařilo vytvořit stavební kameny života.“⁵⁵

Život je mnohem složitější, než se Miller domníval

„Haeckel učil, že fyzikálním základem života je látka, kterou nazýval ‚plazma‘.“

Přibližně ve stejné době jako Darwin navrhl T.H. Huxley jednoduchou dvoufázovou metodu chemické rekombinace, která by podle něj mohla vysvětlit vznik první živé buňky. Haeckel i Huxley se domnívali, že stejně jako kuchyňská sůl může vzniknout samovolně smícháním práškového sodíku a zahřátého plynného chlóru, může živá buňka vzniknout pouhým smícháním několika málo chemikálií, o nichž se domnívali, že jsou potřebné. Haeckel učil, že fyzikálním základem života je látka, kterou nazýval „plazma“ různých typů, například „bezbarvá“ a „také červená, oranžová a jiné druhy protoplazmy“, které mají podobnou složitost a strukturu jako nádoba s lepidlem nebo studeným rosolem.⁵⁶

Haeckel se také domníval, že první jednotlivá buňka se „spontánně vytvořila“ z anorganických sloučenin, především „uhlíku, vodíku, kyslíku a dusíku“.⁵⁷ Jakmile byla směs smíchána, dospěl Huxley k závěru, že dlouhé věky umožnily spontánním chemickým reakcím vznik jednoduché „protoplazmatické látky“, o níž vědci kdysi předpokládali, že je podstatou života.⁵⁸ Ještě v roce 1928 byla buňka považována za relativně jednoduchou a jen málo vědců tehdy zpochybňovalo přesvědčení, že život se běžně vyvíjí od relativně jednoduchých forem k relativně složitým. Domnívali se také, že evoluce je „vznik nových struktur a funkcí kombinováním a transformacemi relativně jednoduchých struktur a funkcí zárodečných buněk“.⁵⁹

Po sto letech výzkumu jsme si také uvědomili, že eukaryotičtí prvoci, o kterých se v Darwinově době věřilo, že jsou podobně jednoduší jako miska rosolu, jsou ve skutečnosti nesmírně složití. Živá eukaryotická buňka obsahuje stovky tisíc různých složitých částí, včetně různých motorických proteinů. Tyto části musí být správně sestaveny, aby vznikla živá buňka, nejsložitější „stroj“ ve vesmíru – mnohem složitější než superpočítač Cray. Molekulární biologie navíc prokázala, že základní konstrukce buňky je

„… v podstatě stejná ve všech živých systémech na Zemi, od bakterií až po savce. … Z hlediska jejich základní biochemické konstrukce… nelze žádný živý systém považovat za primitivní nebo ancestrální (=rodičovský) ve vztahu k jakémukoli jinému systému, ani neexistuje sebemenší empirický náznak evoluční posloupnosti mezi všemi neuvěřitelně rozmanitými buňkami na Zemi.“⁶⁰

Toto zjištění představuje pro abiogenezi velké potíže, protože život na buněčné úrovni obecně nevykazuje postupný nárůst složitosti, jak údajně stoupá po evolučním žebříčku od prvoků až po člověka. Důvodem, proč je molekulární mechanismus a biochemie moderních organismů v podstatě podobná, je to, že základní biochemické požadavky a omezení jsou pro všechny formy života stejné.⁶¹

Problém polymerace

Millerův-Ureyův experiment ponechal mnoho důležitých otázek bez odpovědi, dokonce včetně tak základních, jako např.: „Jak se chemické látky spojily, aby vytvořily první molekuly živých organismů?“⁶² Chemické látky nevytvářejí život; ten vytvářejí pouze složité struktury, jako jsou DNA a enzymy. I kdyby se podařilo vysvětlit vznik aminokyselin a mnoha dalších potřebných sloučenin, je třeba se zabývat tím, jak se tyto rozmanité prvky shromáždily na jednom místě a jak se pak správně sestavily. Tento problém je hlavní překážkou všech teorií abiogeneze, protože

„… nikdo nikdy uspokojivě nevysvětlil, jak se široce rozšířené složky spojily v bílkoviny. Předpokládané podmínky prapůvodní Země by aminokyseliny vedly k osamělé izolaci. To je jeden z nejpádnějších důvodů, proč Wächtershäuser, Morowitz a další zastánci teorie hydrotermálních průduchů chtějí přesunout kuchyni [která vařila život] na dno oceánu. Říkají, že pokud proces začne hluboko v diskrétních průduších, může vytvářet aminokyseliny – a spojovat je – přímo tam.“⁶³

Problém vytváření aminokyselin je komplikován skutečností, že aminokyseliny se mohou na mnoha místech spojovat mnoha typy chemických vazeb. Tvorba polypeptidových řetězců vyžaduje omezení vazeb pouze na peptidové vazby, a to na správných místech. Je třeba zabránit vzniku všech ostatních vazeb, což není snadný úkol. V živých buňkách existuje složitý kontrolní systém zahrnující enzymy, který zajišťuje, že nevhodné vazby normálně nevznikají; bez tohoto systému by tyto nevhodné vazby zničily vytvořené bílkoviny.

Aby vznikl protein, musí se aminokyseliny spojit do peptidové vazby, čímž se vyloučí molekula vody. Je zde však mnohem silnější opačná tendence. Ve vodě by to byl ještě větší problém.

Dalším problémem je, že peptidové vazby mají silnou termodynamickou tendenci se ve vodě rozpadat, nikoliv vytvářet.⁶⁴ Bez vysokoenergetických sloučenin, jako je ATP a enzymy, netvoří aminokyseliny mnoho polypeptidů potřebných pro život. Také dipeptidy se v přírodních podmínkách tvoří obtížně, přesto se průměrný protein skládá z přibližně 400 aminokyselin.

Několik nedávných objevů vedlo některé vědce k závěru, že život mohl vzniknout v podmořských průduších, kde se teplota blíží 350 °C. Bohužel pro zastánce teorie teplého rybníku i teorie hydrotermálních průduchů se ukázalo, že extrémní horko je hlavní překážkou jejich teorií. Vysoké teploty by totiž urychlily rozklad aminokyselin, stejně jako se při vaření masa rozpadají vazby, což způsobuje, že maso je křehčí.⁶⁵

Podle jiné teorie mohla být abiogeneze důsledkem „samouspořádávacích vlastností“ biochemických látek.⁶⁶ Stejně jako elektrostatické síly vytvářejí vysoce uspořádané krystaly soli z Na⁺ a Cl^–, domnívali se někteří darwinisté, že stejným způsobem může samovolně vzniknout i život. Tato domněnka se rovněž nepotvrdila. Například všechny páry nukleotidových bází mají stejnou afinitu k fosfátovým páteřím cukrů na obou stranách molekuly DNA, a proto jejich pořadí není výsledkem rozdílné vazebné afinity, ale je způsobeno informačně řízeným sestavením. Jinými slovy, informace nevychází z chemického složení DNA, ale naopak je vůči němu vnější (viz další část).

Miller sám chápal, že Kauffmanův výzkum není životaschopný, a proto

… nebyl nadšen žádným ze současných názorů na vznik života a označoval je za ‚nesmysl‘ nebo ‚papírovou chemii‘. Některými hypotézami pohrdal natolik, že když jsem se ho zeptal na jeho názor, jen zavrtěl hlavou, zhluboka vzdechl a ušklíbl se – jako by ho přemohla lidská pošetilost. Do této kategorie spadá teorie autokatalýzy Stuarta Kauffmana. „Prohánění rovnic počítačem nezakládá experiment,“ utrousil jednou Miller. Připouštěl, že vědci možná nikdy nebudou přesně vědět, kde a kdy život vznikl. „Snažíme se diskutovat o historické události, která se velmi liší od běžného druhu vědy, a proto jsou kritéria a metody velmi odlišné,“ poznamenal.⁶⁷

Informační obsah

Dalším hlavním důvodem, proč Millerovy-Ureyovy experimenty nepotvrdily abiogenezi, bylo to, že ačkoli jsou aminokyseliny stavebními kameny života, rozhodujícím klíčem k životu je informační kód uložený v DNA (nebo, jako v případě retrovirů, v RNA), v závislosti na sekvenci nukleotidů. Ten pak poskytuje instrukce pro sekvence aminokyselin proteinům, které jsou základem života.^68,69 Michael Polanyi (1891-1976), bývalý vedoucí katedry fyzikální chemie na univerzitě v Manchesteru (Velká Británie), který se současně zabýval filozofií, potvrdil jednu velmi důležitou věc – informace je něco nad chemickými vlastnostmi stavebních kamenů:

„Stejně jako uspořádání tištěné stránky nesouvisí s jejím chemickým složením, ani posloupnost bází v molekule DNA nesouvisí s chemickými silami, které v ní působí. Právě tato fyzikální neurčitost posloupnosti způsobuje nepravděpodobnost každé konkrétní posloupnosti, a tím jí umožňuje mít význam – takový, který má matematicky determinovaný informační obsah.“⁷⁰

Paul Davies zdůrazňoval, že získáním stavebních kamenů se nevysvětluje jejich uspořádání:

„… stejně jako samotné cihly netvoří ještě dům, tak i k vytvoření života je potřeba víc než jen náhodná sbírka aminokyselin. Stejně jako cihly domu musí být stavební kameny života sestaveny velmi specifickým a mimořádně složitým způsobem, aby mohly plnit požadovanou funkci.“⁷¹

„Michael Polanyi (1891-1976), bývalý vedoucí katedry fyzikální chemie na univerzitě v Manchesteru (Velká Británie), který se současně zabýval filozofií, potvrdil jednu velmi důležitou věc – informace je něco nad chemickými vlastnostmi stavebních kamenů.“

Analogií je psaný jazyk. Přírodní objekty ve formách připomínajících anglickou abecedu (kruhy, rovné čáry atd.) jsou v přírodě hojné, ale tato skutečnost nepomáhá pochopit počátek informací (například v Shakespearových hrách). Důvodem je, že tento úkol vyžaduje inteligenci jak k vytvoření informace (hry), tak k navržení a sestrojení zařízení potřebného k převedení této informace do symbolů (psaný text). Tím, co je třeba vysvětlit, je zdroj informací v textu (slova a myšlenky), nikoli existence kruhů a rovných čar. Stejně tak nestačí vysvětlit počátek aminokyselin, které odpovídají písmenům. I kdyby vznikly snadno, je třeba vysvětlit zdroj informace, která řídí sestavení aminokyselin obsažených v genomu.⁷²

Dalším velkým problémem je, že informace jsou k ničemu, pokud je nelze přečíst. Samotný dekódovací mechanismus je však zakódován v DNA. Přední filozof vědy Karl Popper (1902-1994) vyjádřil tento obrovský problém:

„To, co činí ze vzniku života a genetického kódu znepokojivou hádanku, je následující: genetický kód nemá žádnou biologickou funkci, pokud není přeložen, tj. pokud nevede k syntéze bílkovin, jejichž struktura je kódem stanovena. Avšak… mechanismus, kterým buňka (alespoň ta, která není primitivní, což je jediná buňka, kterou známe) překládá kód, se skládá nejméně z padesáti makromolekulárních složek, které jsou samy zakódovány v DNA. Kód tedy nelze přeložit jinak než pomocí určitých produktů jeho translace. To představuje matoucí kruh; zdá se, že je to skutečně bludný kruh pro jakýkoli pokus o vytvoření modelu nebo teorie geneze genetického kódu.“

„Můžeme tak čelit možnosti, že se počátek života (stejně jako počátek fyziky) stane neproniknutelnou překážkou pro vědu a pozůstatkem všech pokusů o redukci biologie na chemii a fyziku.“⁷³

To znamená, že genetická informace a potřebné čtecí zařízení tvoří neredukovatelně složitý systém. Dosud se vymyká materialistickým vysvětlením.⁷⁴

Problém chirality

Dva enantiomery zobecněné aminokyseliny, kde R je jakákoli funkční skupina (kromě H)

To, co Sarfati⁷⁵ nazývá „zásadní překážkou“, je počátek homochirality, tedy skutečnosti, že všechny biomolekuly aminokyselin, až na vzácné výjimky (například některé používané v buněčných stěnách bakterií), jsou všechny levotočivé; a až na vzácné výjimky jsou všechny cukry, včetně cukrů v nukleových kyselinách, pravotočivé. Ty, které se vyrábějí v laboratoři, jsou napůl levotočivou a napůl pravotočivou směsí zvanou racemát. I v laboratoři chemici využívají již existující homochiralitu z biologického zdroje k syntéze homochirálních sloučenin.⁷⁶ Chirální molekuly jsou disymetrické – existují jako zrcadlové obrazy jedna druhé, stejně jako je pravá ruka zrcadlovým obrazem levé ruky (slovo chirální pochází z řeckého slova pro „ruku“). Problémem je, že levotočivé cukry a pravotočivé aminokyseliny mohou být toxické a bránit abiogenezi. Většina enzymů je navíc navržena tak, aby pracovala pouze s pravotočivými cukry a levotočivými aminokyselinami. Všechny pokusy o řešení problému chirality, včetně magnetochirálního dichroismu, selhaly.⁷⁷

Odkaz Millerova experimentu

Hlavní nevyřešenou otázkou, která se „týká spíše psychologie a historie než chemie“, je: „Proč měl Millerův-Ureyův experiment tak silný vliv na bádání o vzniku života?“⁷⁸ Shapiro vidí hlavní důvod v tom, že experiment na první pohled naznačuje naše blížící se pochopení vzniku života bez inteligence nebo designu. Ve veřejném mínění (a v myslích mnoha vědců) tento experiment psychologicky podporuje abiogenezi. Výsledky Millerova-Ureyova výzkumu a mnoha podobných experimentů, které byly od té doby provedeny, však ve skutečnosti ukazují pravý opak toho, co měl Millerův-Ureyův experiment demonstrovat. Jen málo učebnic výsledky skutečně analyzuje; většina z nich tento experiment nekriticky přijímá jako důkaz vzniku stavebních kamenů života a následně naznačuje, že zbývá jen určit, jak byly složeny.

Z mé rešerše vysokoškolských učebnic vyplynulo, že ačkoli se většina z nich Millerovými-Ureyovými experimenty zabývá, některé dosti rozsáhle, jen málo textů se zmiňuje o těchto problémech. Většina naznačuje, že výzkum přesvědčivě ukázal, jak spontánně vznikly stavební kameny života. Částečně kvůli běžným tvrzením v učebnicích a muzejních výstavách se mnoho lidí domnívá, že pro Millerovu-Ureyovu tezi existuje dobrý, ne-li vynikající důkaz. Davies podotkl, že když se rozhodl napsat knihu o vzniku života, „byl přesvědčen, že věda se blíží k vyřešení záhady vzniku života“, ale poté, co strávil „rok nebo dva zkoumáním této oblasti“, říká:

„… nyní se domnívám, že v našem chápání zůstává obrovská propast… Tato propast v chápání není pouhou neznalostí některých technických detailů, nýbrž zásadní koncepční mezerou.“⁷⁹

Millerův-Ureyův experiment je dnes ikonou evoluce, která je ve většině učebnic biologie, zoologie a evoluce prezentována jako jasný důkaz abiogeneze, ačkoli ve skutečnosti ilustruje mnohé obtíže chemické evoluce.⁸⁰

Současný stav Millerovy-Ureyovy linie výzkumu

Stanley Miller je dnes považován za jednoho z „nejpilnějších a nejuznávanějších badatelů v oblasti vzniku života“ na světě. Po dokončení svého experimentu v roce 1953 se „věnoval hledání tajemství života“, ale také „pohotově kritizoval to, co považuje za odbytou práci“, ve snaze překonat skutečnost, že oblast vzniku života má „pověst okrajové disciplíny, která není hodna seriózního zájmu“.⁸¹ V jednom rozhovoru vyjádřil přesvědčení, že v budoucnu

„Musíme dojít k závěru, stejně jako Ridley, že rané formy života a způsob, jakým je mohl utvářet přírodní výběr, jsou ‚v prvotní fázi tak nejasné, že se můžeme jen dohadovat, proč se složitost mohla zvýšit‘.“

„… vědci objeví samoreplikující se molekulu, která kdysi spustila velkou ságu evoluce… [a že] objev prvního genetického materiálu legitimizuje Millerův obor. „Vyletí to jako raketa,“ procedil tehdy Miller skrz zaťaté zuby. Byl by takový objev okamžitě zřejmý? Miller přikývl. „Bude to něco, co vás přiměje říct si: ‚… Jak jsme to mohli tak dlouho přehlížet?‘ A všichni budou naprosto přesvědčeni.“⁸²

Tato naděje se s postupem našich znalostí stala méně reálnou. To, co jsme se dozvěděli zejména v posledních několika letech, snižuje pravděpodobnost, že by abiogeneze byla vůbec možná.^83,84,85 Přesto je dnes Millerův-Ureyův experiment klasickým a nejznámějším experimentem o vzniku života, který je citován v učebnicích od středních škol až po postgraduální studium, v různých oblastech od biologie přes geologii a filozofii až po náboženství.^86,87 Phillip Johnson shrnul celý Millerův-Ureyův výzkumný problém takto:

„Protože postdarwinistickou biologii ovládlo materialistické dogma, museli biologové předstírat, že organismy jsou mnohem jednodušší, než ve skutečnosti jsou. Život sám musí být pouhou chemií. Když sestavíte správné chemické látky, vznikne život. DNA musí být rovněž produktem pouhé chemie. Jak říká výstava v Přírodovědném muzeu Nového Mexika: ‚Sopečné plyny plus blesk rovná se DNA rovná se ŽIVOT!‘ Na dotaz ohledně této pohádky mluvčí muzea odvětil, že je sice zjednodušená, ale v podstatě pravdivá.“⁸⁸

Závěr

Nyní se uznává, že Millerova-Ureyova linie výzkumu je pouhým „návratem starověké myšlenky spontánní generace“, protože

„… naznačuje, že za předpokladu prvotní polévky, správné kombinace aminokyselin a nukleových kyselin a případně jednoho nebo dvou blesků mohl život skutečně vzniknout ‚spontánně‘. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že podle představy, kterou biologové obvykle nazývají spontánní generací, by měl život začínat tímto způsobem vždy. Podle ‚polévkové‘ teorie tak naopak začal jen jednou v nesmírně vzdálené minulosti.“⁸⁹

Musíme dojít k závěru, stejně jako Ridley, že rané formy života a způsob, jakým je mohl přírodní výběr utvářet, jsou „v prvotní fázi tak nejasné, že se můžeme jen dohadovat, proč se složitost mohla zvýšit“.

Darwin si touto otázkou bezvýsledně lámal hlavu. Jednou napsal geologu Charlesi Lyellovi o otázce, „na kterou je velmi těžké odpovědět, totiž jak na počátku života, kdy existovaly jen nejjednodušší organismy, jim mohla prospět nějaká komplikace organismů? Mohu jen odpovědět, že nemáme dostatek faktů, abychom mohli o tomto tématu spekulovat.“ Nyní máme více faktů, stále jsou však nedostatečné a Darwinova odpověď stále platí.⁹⁰

V konfrontaci s těmito důkazy zastánci abiogeneze tvrdí, že věda musí být naturalistická a že nemáme jinou možnost než vyprávět nejlepší příběh, který je k dispozici, i když není úplný a možná dokonce ani pravdivý.⁹¹ Přestože populární tisk po desítky let hlásal představu, že život na rané Zemi vznikl výhradně za přirozených podmínek, Millerovy-Ureyovy experimenty ve skutečnosti poskytly přesvědčivé důkazy pro přesně opačný závěr. Tento soubor experimentů – zřetelněji než téměř všechny ostatní experimenty provedené moderní vědou – mnohem spíše ukázal, že abiogeneze na Zemi není možná, než jak by k ní mohlo dojít.

Poděkování

Chtěl bych poděkovat Timu Wallaceovi, Bertu Thompsonovi, Waynu Frairovi, Cliffordu Lillovi a Johnu Woodmorappemu za jejich připomínky k dřívějšímu návrhu tohoto článku.