25.5.2019 | Svátek má Viola


VĚDA: Vznik života (1)

25.12.2009

Vzhledem k tomu, že vznik života nelze ověřit pozorováním, nemůže věda poskytnout žádné empirické informace o jeho vzniku. Jsou tedy všechny teorie přirozeného vzniku života, bez účasti Stvořitele, rázu spekulativního a uváděné důkazy jsou důkazy nepřímými. V laboratořích jsou prováděny pokusy, které modelují podmínky shodné s těmi, jež panovaly na zemi v době vzniku života, kdy došlo k "chemické evoluci". Tyto spekulativní rekonstrukce není možno prohlásit za nepravdivé; mohou být posuzovány jen jako přijatelné nebo nepřijatelné. Samozřejmě je nutno odmítnout důkazy, které odporují přírodním zákonům.

Teorie spontánního vzniku života

Problém spontánního vzniku života - abiogenezi rozpoutali v roce 1924 A.I. Oparin a J.B.S. Haldane, kteří přišli s teorií, že složité molekulární struktury a funkce živých systémů se vyvinuly z jednodušších molekul, které vznikly již na prebiotické Zemi. Tato teorie byla rozváděna dalšími vědci a předpokládá, že atmosféra dávné Země obsahovala vodík, metan, oxid uhelnatý, oxid uhličitý, amoniak a vodu, byla silně redukční, protože neobsahovala kyslík. Před víc jak 3,8 miliardami let byl zemský povrch ochlazen pod 100°C, což umožnilo vzniklé organické molekuly zachovat. Působením energetických zdrojů zejména elektrických výbojů, ultrafialového záření, geotermálního tepla, tlakových vln, kosmického záření, radioaktivity, sopečnými erupcemi vznikaly jednoduché sloučeniny jako aminokyseliny, formaldehyd, puriny a pyrimidiny, kyanovodík aj. Jednoduché sloučeniny, utvořené v atmosféře, byly deštěm vymyty do oceánů a zde se tyto sloučeniny hromadily a vzájemnými reakcemi vznikaly složitější sloučeniny. V menších nádržích se zvyšovala koncentrace těchto látek. Na aktivních jílech docházelo k dalšímu zahušťování a díky katalytickým vlastnostem jílů organické látky polymerizovaly, mimo jiné na polypeptidy a polynukleotidy. Polymery se shlukovaly, pak se začaly ohraničovat, až posléze se nukleové kyseliny ujaly řízení biologických pochodů. Abiogeneza je vysvětlována dvěma způsoby:

1) Neodarwinisté přičítají vznik vyšších struktur náhodnému - mechanickému působení vnějších sil,

2) Materialisté tvrdí, že vnitřní vlastnosti hmoty jsou samy zodpovědné za její narůstající složitost.

Příprava prekurzorů biologických sloučenin v laboratořích

Byly sestaveny aparatury, které určitým způsobem simulovaly prebiotické podmínky na zemi. Tak S. Miller, pomocí elektrického výboje v atmosféře složené z metanu, amoniaku, vodní páry a vodíku, připravil aminokyseliny z nichž některé byly biogenní a kyselinu mravenčí. Další experimentátoři (Fox, Orgel a.j.) použili tepelné energie, ultrafialového záření, tlakové vlny s obdobnými výsledky. Mezi produkty takto sestavených pokusů byly i sloučeniny s vysokým obsahem energie jako jsou kyselina kyanovodíková, kyanidy, kyanoacetylen, formaldehyd, hydroxylamin nebo hydrazin. Aminokyseliny však pravděpodobně vznikaly z látek obsahujících dvojnou nebo trojnou vazbu, anebo Streckerovou syntézou z aldehydu, NH3 a kyanovodíku. Několikadenním zahříváním roztoku kyanidu byl připraven adenin a působením UV záření adenin a guanin. Formaldehyd může být prekurzorem při syntéze cukrů. Celkově lze říci, že uvedenými pokusy bylo připraveno devatenáct z dvaceti proteinogenních aminokyselin, všechny heterocyklické báze tvořící nukleové kyseliny a několik hlavních cukrů včetně glukózy, ribózy a deoxyribózy. Tak vznikla tzv. "prebiotická polévka", obsahující prekurzory ve vysokých koncentracích, které samovolně vytvářely vyšší polymery, ze kterých vznikly živé organismy.

Nepravděpodobnost vzniku koncentrované prebiotické polévky.

Slabinou hypotézy o vzniku koncentrované prebiotické polévky je, že její zastánci ignorují fyzikální a chemické zákony, podle kterých v laboratoři připravené organické sloučeniny, se za těchto podmínek také rychle rozkládají. Je pravdou, že adenin vzniká za laboratorních pokusů poměrně snadno a v prebiotickém období mohl snadno vznikat, avšak jeho stabilita je velmi malá a rychlost jeho rozpadu byla větší než rychlost vzniku.

Ultrafialové zářenío vlnové délce nižší než 200 nm by zpolymerovalo atmosférický metan, který by vytvořil vysokou olejovou skvrnu na oceánu, fotolýzou metanu na uhlík a vodík by koncentrace metanu v atmosféře podstatně poklesla. Asi 99% atmosférického formaldehydu by bylo fotolýzou odbouráno na oxid uhelnatý s vodík. Vlivem UV záření by došlo k fotolýze vody na kyslík a vodík. Přítomnost kyslíku v atmosféře spontánní chemickou evoluci vylučuje. Ultrafialové záření působí destruktivně na řadu organických sloučenin.

Tepelný rozklad.Vzhledem k tepelné závislosti poločasu rozpadu různých organických sloučenin by nemohla chemická evoluce proběhnout při teplotách vyšších než asi 25°C; při vyšších teplotách se urychluje i rozklad organických sloučenin.

Blesk a tlakové vlny jsou považovány za minoritní zdroje, kterými mohly vznikat organické látky a navíc jsou silně destruktivní.

"Concerto Efect" je termín, který říká, že sice mohly působit zdroje vzniku organických látek současně, ale především mohly současně působit destruktivně na vzniklé organické látky.

Hydrolýza kyanovodíku a nitrilů. Kyanovodík je považován za nejdůležitější intermediát prekurzorů biogenních sloučenin. Nerozkládá se rychle v atmosféře vlivem UV a může být vyplavován do oceánu. Problém je, že kyanovodík a nitrily hydrolyzují v přítomnosti vody na formamid a dále pak na kyselinu mravenčí. Kyselina mravenčí byla také majoritní produkt při pokusech s elektrickým výbojem.

Reakcí karbonylové skupiny s aminoskupinou vzniká imin a voda. Touto reakcí by volné aminoskupiny purinů, pyrimidinů a aminokyselin reagovaly s karbonylovou skupinou cukrů, aldehydů a ketonů, takže by nemohla vzniknou nějaká vyšší koncentrace prekurzorů biogenních látek v oceánu a oceán by byl plný abiogenních organických sloučenin.

Vznik dipeptidů peptidickou vazbou tvoří chemický základ vzniku polypeptidů a bílkovin. Při laboratorních pokusech, simulující syntézu prekurzorů, vznikaly aminokyseliny z nichž jen malé procento bylo biogenních a navíc jak v L-formě, výhradně zastoupené v bílkovinách, tak v D- formě. Ve směsi D- a L- proteinogenních a neproteinogenních aminokyselin při chemické syntéze polypeptidů nejsou L-aminokyseliny preferovány. Vzniklé polypeptidy nejsou schopny biologických reakcí a navíc by silně snižovaly koncentraci biogenních proteinů. Pokud by vzniklo nějakým způsobem určité množství polypeptidů nebo adeninu, guaninu a cytosinu, byly by tyto látky vlivem formamidu eliminovány a vznikaly by velmi stabilní sloučeniny dehtovité konzistence.

Zahušťování zředěného oceánu v malých jezírcích nebo jeskyních je teoreticky možné, jenže v nich by docházelo k odpařování kyanovodíku a formaldehydu, nutných k tvorbě biogenních sloučenin, a zahušťovány by byly i soli a nebiogenní sloučeniny, takže by vznikající proteiny a jiné polymery byly vysolovány a denaturovány.

Koncentrace fosforečnanů v prebiotické polévce musela být velmi nízká, protože fosforečnan vápenatý a hořečnatý jsou nerozpustné.

Vznik polymerů nukleových kyselin, v případě že by se monomery nahromadily ve vyšší koncentraci, je nepravděpodobný, protože chemicky je upřednostňována vazba mezi pátým a druhým uhlíkem ribóz, přičemž nukleové kyseliny jsou polymerizovány vazbou pátého uhlíku na třetí.

Vliv kyslíku. Chemická evoluce nutně předpokládá bezkyslíkovou redukční atmosféru. Přítomnost kyslíku předem vylučuje možnost vzniku sloučenin, ze kterých jsou složeny živé organismy. Vzhledem k přítomnosti vodní páry musel vliven UV záření vznikat kyslík, tím spíše, že zemi nechránila ozónová vrstva. Živé organismy a organické molekuly potřebují ochranu před UV zářením, kterou jim skýtá ozónová vrstva, jejíž vytvoření vyžaduje přítomnost kyslíku. Čili začarovaný kruh. Rozložení a stupeň oxidovatelnosti uhlíku, síry, uranu nebo železa v sedimentech neposkytují důkaz, že by kdykoliv během geologické historie země existovala bezkyslíkatá redukční atmosféra.

Pozůstatky prebiotické polévky nebyly nalezenyV geologických vrstvách starých 3,7 miliardy let byly nalezeny pozůstatky živých organismů. Pokud by na zemi existovala ve velkém měřítku prebiotická polévka nebo velké množství menších nádrží s koncentrovanými prekurzory peptidů, nukleových kyselin a polymerů těchto prekurzorů (koacervátů a pod.), ale i nebiogenních organických sloučenin, musely by být nalezeny i jejich pozůstatky v geologických vrstvách z této doby. Některé produkty reakcí předpokládaných v prebiotické polévce mají dehtovitý charakter a jsou enormě stálé. Žádné zbytky nebo stopy, které by dokazovaly existenci prebiotické polévky však nebyly nalezeny v horninách vzniklých z Prekambriálních sedimentů, z čehož vyplývá, že existence koncentrovaných roztoků organických sloučenin v prebiotické době je založena na nepodložených dohadech. .

Laboratorní pokusy jimiž byly připraveny prekurzory biogenních sloučenin simulovaly podmínky na prebiotické Zemi jen přibližně a experimátor vytvořil podmínky, o jejichž existenci v této době se dá s úspěchem pochybovat.

Svět RNA. Problém života spočívá v tom, že k životu a rozmnožování potřebují buňky jak DNA, tak proteiny. Syntéza proteinů vyžaduje DNA, která je však syntetizována proteiny. Problém se zdál řešitelný objevem, že ribonukleové kyseliny, kromě toho že nesou informaci, mají i katalytickou aktivitu. Molekuly RNA, schopné katalyzovat chemické reakce se nazývají ribozymy. Mají velikost zhruba 50 - 150 nukleotidů a obsahují často v molekule Mg ionty jako kofaktory. Jsou schopny nést jak informaci, tak katalyzovat chemické reakce, zejména specifické štěpení fosfátové "páteře" RNA. V současné době se intenzivně studují. RNA se skládá z cukru ribózy, purinivých bází adeninu a guaninu, pyrimidinových bází uracilu a cytozinu a kyseliny fosforečné. Podle Oparin-Haldaneho teorie by měly být tyto složky v prebiotické polévce. Podle chemických zákonů by však tyto složky svými chemickými reakcemi nevytvářely polynukleotidy, nýbrž by se podílely na vzájemných reakcích. Je vysoce nepravděpodobné, že by v tomto prostředí vznikaly nukleotidy a polynukleoteotidy.Tyto sloučeniny jsou velice nestabilní, snadno hydrolyzují a v každém případě by byly v prebiotické polévce velmi zředěné. Formaldehyd dává po zahřátí s vápencem různé cukry, vytvoření cukrů v možných podmínkách a jejich začlenění do nukleosidů se dosud nepodařilo. Ribóza se v uvedených podmínkách rychle rozkládá. ˇZádná přijatelná teorie prebiotické syntézy cytosinu neexistuje. Adenin vzniká snadno z HCN a amoniaku. Koncentrace HCN však při těchto reakcích musí být vyšší než 0,01 M, což je koncentrace o několik řádů vyšší než můžeme předpokládat v prebiotické polévce. Taktéž pro reakci nutná koncentrace amoniaku 1,0 M je nereálná. Adenin je rovněž látka velmi nestabilní a reaktivní, takže by reagovala s množstvím dostupných látek. I kdyby vznikl takový svět RNA, bez DNA a proteinových enzymů, mohl existovat jen zhruba 100 milionů let, před 3,8 miliardami let, což je poměrně krátká doba a ani po něm nebyly nalezeny žádné pozůstatky v horninách vzniklých ze sedimentů z této doby. Nic nenasvědčuje tomu, že svět RNA byl předchůdcem života na této planetě.

Závěrem této kapitoly je možno říci, že pravděpodobnost náhodného vzniku života na naší planetě konverguje k nule.



Diskuse


vesničan
9:26
26.12.2009

Stoura
9:38
26.12.2009

Nosotonda
13:32
26.12.2009

Nosotonda
13:56
26.12.2009

Nosotonda
11:49
26.12.2009

Nosotonda
12:33
26.12.2009

jay
21:58
25.12.2009

lubošek
2:49
26.12.2009

Stokrát Nic
21:31
25.12.2009

jxt
21:58
25.12.2009

Viktor Kožený
22:12
25.12.2009

jxt
22:52
25.12.2009

Viktor Stonásobný
23:14
25.12.2009

jxt
0:10
26.12.2009

Soib
4:08
26.12.2009

Marek
18:00
25.12.2009

Nemo
18:11
25.12.2009

Jura Jurax
23:22
25.12.2009

lubošek
3:01
26.12.2009

V
8:12
26.12.2009

Nosotonda
18:24
25.12.2009

zet
20:25
25.12.2009

Jura Jurax
23:31
25.12.2009

Nosotonda
11:10
26.12.2009

Jirka
17:57
25.12.2009

Formol
17:14
25.12.2009

Nosotonda
18:29
25.12.2009

Stoura
19:40
25.12.2009

Yarda
16:32
25.12.2009

peak
16:28
25.12.2009

peak
17:12
25.12.2009

Emanuel
16:25
25.12.2009

novaz
15:41
25.12.2009

David
16:04
25.12.2009

David Šimáček
15:07
25.12.2009

torpédo
15:13
25.12.2009

David Šimáček
15:32
25.12.2009

Senior
17:11
25.12.2009

Stoura
22:34
25.12.2009

Stoura
19:49
25.12.2009

Senior
20:22
25.12.2009

Stoura
20:27
25.12.2009

Brouk Pytlik
14:30
25.12.2009

Torpédo
14:44
25.12.2009

torpédo
14:47
25.12.2009

Brouk Pytlik
15:19
25.12.2009

Paul Sulc
16:00
25.12.2009

torpédo
14:13
25.12.2009

Vladimir
14:23
25.12.2009

torpédo
14:40
25.12.2009

Puck
14:46
25.12.2009

počet příspěvků: 208, poslední 28.12.2009 02:20









 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.