Lidská bytost je složitá entita, která kromě uspokojování svých základních potřeb vyžaduje také vysvětlení její existence a původu. Odtamtud vznikají různé postuláty, od náboženských a filozofických oblastí až po vědecké. V rámci vědeckého proudu byla postulována teorie molekulární evoluce zvaná chemosyntetická teorie, založená na studiích vědců Alexandra Oparina a Johna Haldana, kteří navzdory tomu, že nepracovali společně, dospěli k formulaci stejné hypotézy, která dává kontinuitu základy vznesené v teorii velkého třesku, postavené proti teorii spontánní generace, a náboženské teorie o genezi života.
Co stanoví chemosyntetická teorie?
Tato teorie uvádí, že vodík (H2) přítomné v prvotní atmosféře reagovaly s atomy uhlíku, dusíku nebo kyslíku za vzniku výživného bujónu, který při kontaktu s různými zdroji primitivní energie vedl k několika aminokyselinám, které tvoří základní stavební kameny organického života.
Podmínky v atmosféře podle chemosyntetické postuláty
Teorie chemosyntetiky stanoví, že primitivní atmosféra by měla mít vlastnosti, které podporují redukční reakce, protože pokud by existovala atmosféra s oxidačními tendencemi, složky „Prvorozená polévka“ oni by degradovali. Z tohoto důvodu vědci, kteří postulovali různé evoluční teorie, potvrzují, že v počátečních podmínkách planety nemohl kyslík existoval, protože oxidační reakce by nepodporovaly vývoj života.
Základy teorie chemosyntetiky
Fáze postulace řady teorií, které se rozešly s precedenty teorie spontánní generace (široce přijímané v jeho době), začala v roce 1864 jako výsledek studií francouzského vědce Luise Pasteura, který ve svých experimentech prokázal, že „Živý pochází z živého“, což vedlo k vývoji nových teorií. Mezi tyto teorie patří chemosyntetika, která uvádí, že život vznikl reakcí základních chemických prvků. Níže jsou podrobně vysvětleny prvky, které tvoří tento postulát:
Složení Země v jejích počátcích: tato teorie se domnívá, že na počátku měla planeta atmosféru postrádající volný kyslík, která však byla bohatá na další složky, zejména na vodík (vysoké koncentrace), takže to bylo reduktivní, což upřednostňovalo uvolňování atomů vodíku v přítomných chemických druzích. Kromě toho obsahoval další základní chemické sloučeniny, jako jsou: kyselina kyanovodíková (HCN), methan (CH4), oxid uhličitý (CO2), voda (H2O) a další složky.
- Tvorba výživného vývaru: také známý jako prvorozená polévka, se skládala z aglomerace výživné kapaliny tvořené všemi těmito složkami primitivní atmosféry. Tento objem kapaliny vedl k vzniku prvních moří. Jak se to stalo? Chemosyntetická teorie stanoví, že v důsledku ochlazování atmosféry došlo ke kondenzaci vodní páry pocházející ze sopek, které s sebou táhly všechny tyto složky a tvořily výživný vývar, které by se hromadily v depresích (oceánech), kde by zůstaly po dlouhou dobu bez rizika rozkladu.
- Vzhled složitějších struktur: V tomto procesu bylo zásadní působení různých zdrojů energie, jako jsou elektrické bouře, sluneční záření a sopečné erupce. Výsledkem těchto reakcí byly složité složky, jako jsou cukry, mastné kyseliny, glycerin a aminokyseliny. V průběhu času evoluce vedla ke strukturám, které Oparin nazýval koacervujeodolnější a pokročilejší biologické struktury, které byly předchůdci současných nukleových kyselin.
Tvorba koacervátů
Oparin prokázal, že v procesu evoluce chemických druhů obsažených v tom prvorozený vývar, vznikly koacerváty, což byly komplexní druhy, které se v době buněčného dělení spojily do jedné struktury, čímž získaly membránu, která by je proměnila v jedinečné organismy se schopností samy syntetizovat (schopnost produkovat vlastní potravu ), který by se vyvinul do stále stabilnějších a komplikovanějších forem, které se staly skutečnými živými strukturami. Podle chemosyntetické teorie byly tyto prvotní organismy původem rostlinného a zvířecího světa naší planety.
Zpočátku neexistovala ozonová vrstva, která chránila buňky před přímým slunečním zářením. Proto se předpokládá, že je možné, že první struktury byly vytvářeny a ničeny nepřetržitě přímým dopadem sluneční energie. Po milionech let se takové buňky dokázaly vyvinout do složitějších organických systémů, které by jim umožnily množit se. Později začali syntetizovat své jídlo sluneční energií, prováděli proces fotosyntézy a posílali čistý kyslík do atmosféry, která se později stala ozonovou vrstvou.
Proces tvorby koacervátu je definován níže:
- Všechno to začíná tvorbou organizované a stabilní molekuly.
- Postupem času se vytvoří druhá komplementární molekula (makromolekula), která je součástí koacervátu.
- Tato makromolekula se odděluje od koacervátu, kde viděla svůj původ.
- Makromolekula začíná přitahovat sloučeniny, které se může vázat na svou strukturu, a znovu vytváří původní koacervát.
Stanley Miller a Harold Urey Experiment (1953)
Ačkoli postuláty chemosyntetické teorie byly založeny v roce 1924 Oparinem a Haldanem, dva vědci později znovu vytvořili experiment v měřítku s podmínkami primitivní atmosféry a podrobili směs vodíku, metanu a amoniaku několika elektrickým výbojům a syntetizovali různé organické výboje kyseliny. Účelem tohoto testu bylo prokázat, že syntéza organických sloučenin byla spontánní a že k ní došlo z jednoduchých molekul nalezených v první atmosféře.
Pro návrh svého experimentu vzali skleněnou nádobu a nalili určité množství vody, takže byla částečně naplněna, byla do ní také umístěna směs výše uvedených plynů. Tento obsah byl vystaven elektrickým výbojům, které simulovaly prehistorické bouře, ke kterým došlo na začátku planety.
Tento test trval jeden týden a po jeho uplynutí byly analyzovány výsledky. Prvním indikátorem reakcí, které se objevily, bylo, že byla pozorována změna barvy vody, která byla zpočátku průhledná a že po týdnu získala růžový tón, který později zesvětlil, protože byl obohacen o esenciální aminokyseliny a organické molekuly.
Tento experiment byl příspěvkem, který podporuje teorii, že první formy života vznikly z chemických reakcí prováděných spontánně.