Hydrotermální původ života?

Autor: Jonathan Sarfati

V originále vydáno: Journal of Creation 13(2):5–6, listopad 1999

Abstrakt

Úvod

Podle nedávné teoretické analýzy by nejjednodušší možná buňka potřebovala minimálně 256 genů, které kódují potřebné enzymy, což jsou dlouhé polypeptidy. Je sporné, zda by takový hypotetický organismus mohl přežít, protože by jen stěží mohl opravovat poškození DNA, nemohl by již vyladit schopnosti svých zbývajících genů, neměl by schopnost trávit složité sloučeniny a potřeboval by rozsáhlý přísun organických živin ve svém prostředí.¹

Jedním z hlavních problémů je vůbec propojit stavební bloky, natož ve správném pořadí. Je to proto, že termodynamické úvahy ukazují, že dlouhé molekuly, jako jsou proteiny a nukleové kyseliny, mají tendenci se rozpadat na své monomery (aminokyseliny, resp. nukleotidy).² Jakýkoli neusměrněný přívod energie je spíše destruktivní než konstruktivní, chová se jako „slon v porcelánu“ a zvyšuje množství možných nežádoucích vedlejších reakcí.

Hydrotermální vývěry

Někteří vědci předpokládají, že život vznikl v podmořských hydrotermálních průduších, kde se do moře vlévá podzemní voda ve stavu utajeného varu. Představují si, že teplo může pomoci syntetizovat polymery, které se pak uhasí v okolní mořské vodě – to by zabránilo tomu, aby stejná energie zničila produkty brzy po jejich vzniku.

Pět výzkumníků z japonské Nagaoky tvrdí, že se jim podařilo simulovat takové podmínky v průtokovém reaktoru.³ Cirkulovali 500 ml silného roztoku glycinu o koncentraci 0,1 M (mol/l) přes několik komor při vysokém tlaku 24,0 MPa. První komora byla zahřáta převážně na 200-250 °C; odtud byla kapalina vstřikována rychlostí 8-12 ml/min do chladicí komory udržované při teplotě 0 °C. Poté byla kapalina odtlakována a následně byly v různých intervalech extrahovány vzorky. Celý cyklus byl dokončen za 1-1,3 hodiny. Při některých testech byl do 0,1 M roztoku glycinu přidán 0,01 M CuCl₂, který byl navíc okyselen HCl na pH 2,5 při pokojové teplotě.

Výsledky experimentů

Nejpozoruhodnějších výsledků bylo dosaženo při pokusech s přídavkem CuCl₂ a HCl. Cu²⁺ ionty katalyzovaly tvorbu tetraglycinu (výtěžek 0,1 %). Dokonce se vytvořilo i trochu hexaglycinu (výtěžek 0,001 %). Produktem s nejvyšším výtěžkem však byl cyklický dimer, diketopiperazin, který dosáhl přibližně 1 % a poté klesl. Čtenář není informován o tom, kolik úsilí bylo vynaloženo na optimalizaci podmínek pro maximalizaci množství větších polyglycinů.

Hodnocení

Vedoucí týmu, Koichiro Matsuno, byl citován takto:

„Deset let se předpokládalo, že podmořské hydrotermální průduchy jsou místem, kde vznikl život – a nám se to podařilo dokázat.“⁴

Je to však na základě experimentálních výsledků opodstatněné? Ne! Jak vyplývá z následujících důvodů, Matsunovo tvrzení je založeno na evoluční víře, která vede k příliš optimistické interpretaci dat.

1. Koncentrace glycinu 0,1 M byla mnohem vyšší, než by se dalo očekávat ve skutečné primordiální polévce. Ve skutečnosti poskytují prebiotické simulace vzniku glycinu mnohem nižší výsledky. Veškerý vzniklý glycin by také podléhal oxidačnímu rozkladu v kyslíkové atmosféře. Kdyby případně existovala primitivní atmosféra bez kyslíku,⁵ neexistence ozonové vrstvy by vedla k jejímu zničení ultrafialovým zářením. Také adsorpce jíly, srážení nebo komplexace kovovými ionty nebo reakce s jinými organickými molekulami by koncentraci ještě snížily. Realističtější koncentrace by byla 10^–76 M.⁶
2. Hydrotermální podmínky by sice mohly být vhodné pro tento experiment, ale z dlouhodobého hlediska by byly škodlivé pro ostatní životně důležité složky života. Například slavný průkopník evolučních experimentů se vznikem života Stanley Miller poukazuje na to, že polymery jsou „příliš nestabilní na to, aby mohly existovat v horkém prebiotickém prostředí“.⁷ Miller také poukázal na to, že báze RNA se ve vodě při teplotě 100 °C velmi rychle ničí – adenin a guanin mají poločas rozpadu asi rok, uracil asi 12 let a cytosin jen 19 dní.⁸ Intenzivní zahřívání také snadno ničí mnoho složitých aminokyselin, jako je serin a threonin.⁹ Dalším problémem je, že zahříváním se ničí výlučná „levotočivost“ potřebná pro život, tj. aminokyseliny se racemizují.¹⁰ Tento problém však nebyl testován, protože japonský tým použil nejjednodušší aminokyselinu, glycin, která je jedinou achirální aminokyselinou vyskytující se v živých systémech. Zdá se až nepochopitelné, že po tak pečlivé přípravě tohoto experimentu nebyly testovány další aminokyseliny. Pozornosti výzkumníků jistě neunikla skutečnost, že všechny tyto látky podléhají různým reakcím, které nejsou spojeny s peptidovou vazbou.
3. Nejdelší vytvořený polymer (nebo spíše oligomer) byl hexaglycin. Většina enzymů má však mnohem více než šest aminokyselinových zbytků – obvykle stovky. A dokonce i produkovaný hexaglycin byl nalezen pouze v nepatrném množství.
4. Tímto pokusem vznikl jednoduchý homo-oligomer, tj. všechny monomery jsou stejné. Život však vyžaduje mnoho polymerů v přesných sekvencích 20 různých typů aminokyselin. Matsunovy experimenty tak nenabízejí sebemenší vysvětlení pro složité polymery živých organismů s vysokým obsahem informace.

Závěr

Jak poznamenal nekreacionistický informační teoretik Hubert Yockey před více než 20 lety (a od té doby svůj názor nezměnil):

„Zdá se, že výzkum vzniku života je jedinečný v tom, že závěr byl již autoritativně přijat… Zbývá najít scénáře, které popisují přesné mechanismy a procesy, jimiž k tomu došlo.

Jediný možný závěr je, že v rozporu se zavedenou a současnou moudrostí dosud nebyl napsán scénář popisující vznik života na Zemi na základě náhody a přirozených příčin, který by bylo možné přijmout na základě faktů, a nikoli víry.“¹¹

[Aktualizace: nedávný výzkum ukázal další potíže s touto myšlenkou: Test Darwinovy myšlenky teplého rybníka, 13. února 2006:

David Deamer, emeritní profesor chemie na Kalifornské univerzitě v Santa Cruz, před svou prezentací řekl: „Je tomu asi 140 let, co Charles Darwin vyslovil myšlenku, že život mohl vzniknout v nějakém ‚teplém rybníčku‘.

Darwinovu myšlenku nyní testujeme v ‚horkých loužích‘ spojených se sopečnými oblastmi Kamčatky (Rusko) a hory Lassen (Kalifornie, USA).

Výsledky jsou překvapivé a svým způsobem znamenají zklamání. Zdá se, že horké kyselé vody s obsahem jílu neposkytují vhodné podmínky pro to, aby se chemické látky sestavily do ‚průkopnických organismů‘.“

Profesor Deamer uvedl, že aminokyseliny a DNA, ‚stavební kameny‘ života, a fosfáty, které jsou další nezbytnou složkou, ulpívají na povrchu jílových částic ve vulkanických jezírkách.

„Důvodem, proč je to důležité, je předpoklad, že jíl podporuje zajímavé chemické reakce související se vznikem života,“ vysvětlil.

„V našich pokusech se však organické sloučeniny tak silně přichytily na částice jílu, že nemohly projít žádnou další chemickou reakcí.“]