Život mohl vzniknout i ve sladké vodě

Biologie |

Oceán versus jezero: V prostředí slané vody neprobíhají vhodným způsobem reakce mezi složitými organickými molekulami. Např. ionty vápníku a hořčíku reagují s fosfáty, čímž by organismy ochudily o nezbytný fosfor (ATP, nukleové kyseliny...).




 

Představujeme si, že život vznikl na dně oceánů nebo v zatopených vrstvách zemské kůry. Nemohl ale povstat i ze sladké vody? Obě verze mají svá pro a proti.
Sladkovodní původ života mimochodem opatrně předpokládal už Darwin, když v této souvislosti mluvil o „vyhřátých rybníčcích“. Nyní tuto myšlenku oprášil David Deamer z University of Califonia v Santa Cruz. Podle jeho názoru se standardně dává přednost oceánu prostě proto, že slané vody je na Zemi výrazně více než sladké (dnes až 98 %). Kvantita a kvalita jsou však dvě různé věci.
Deamer připouští, že před 4 miliardami let mohl být podíl slané vody dokonce ještě vyšší než dnes a oceány až dvakrát slanější – tehdy možná pokrýval oceán prakticky celou Zemi, až na pár ostrovů. V prostředí slané vody ale podle jeho názoru neprobíhají vhodným způsobem reakce mezi složitými organickými molekulami. Potíž dle Deamera nespočívá ani tak v samotném chloridu sodném, ale především v dvojmocných kationtech vápníku a hořčíku. Ty reagují s fosfáty, čímž by organismy ochudily o nezbytný fosfor (ATP, nukleové kyseliny…). Dvojmocné ionty navíc reagují i s mastnými kyselinami. Tuky přitom, tvrdí Deamer, musel život potřebovat už na svém počátku, protože s jejich pomocí se vytváří membrána oddělující živý systém od okolí.
Deamer naopak zkoumal reakce probíhající v geotermálně vyhřívaných jezerech i jezírcích (u sopek Kamčatky a Havaje) a ty mu přišly jako kandidát na vznik života mnohem nadějnější. Na rozdíl od volného oceánu se zde organické látky také nemají tendenci tolik ředit. Dokonce do jezírek lil i tuky a snažil se zaznamenat samovolný vznik membrány, což se mu ovšem nepodařilo. Proto teď pokračuje v simulacích na toto téma v laboratoři.
Podle čeho otázku o původu života rozhodnout? Naše krev je výrazně méně slaná než současné oceány, ovšem naopak podstatně slanější než sladká voda. Zde odpověď pravděpodobně nenalezneme. Ve sladké i slané vodě tak organismy (alespoň ty současné) musí investovat energii, aby se udržely proti koncentračnímu/osmotickému spádu.
Je otázka, zda první organismy už používaly různých koncentrací iontů podobně jako dnes, tedy např. k vytváření potenciálů (jakési obdoby baterií). Z toho, že tento mechanismus najdeme ve všech současných živých organismech, ale vyplývá, že musí být velmi starý.
Každopádně je to celé docela složité. Tak třeba ionty vápníku a hořčíku sice možná brání samovolné tvorbě membrán, ale organismy je současně potřebují. Totéž platí pro ionty železa, které je katalyzátorem řady biochemických reakcí. V době vzniku života ještě navíc nebyly k dispozici specifické katalyzátory – enzymy, první buňky tedy asi potřebovaly ionty přechodných kovů. Ty jsou zase stabilní ve slané vodě s dostatkem chloridových aniontů, jinak mají tendenci se srážet a katalytickou roli hrát přestanou.
Deamerovi se oponuje, že ve slaném prostředí se první živé organismy nemusely oddělovat od okolí lipidovými váčky. Uzavřené prostředí mohly poskytnout i póry hornin (např. jíly, viz i teorie o ještě zásadnější úloze jílů jako jakýchsi prvních organismů). Na to Deamer zase argumentuje, že podle některých nových výsledků mohou lipidy i pomáhat replikaci nukleových kyselin (opět předpokládejme dobu, kdy enzymy byly podstatně méně schopné než dnes).
Lze si představit, že život při svém vzniku mohl udělat několik cest ze sladké vody do slané a zpět. Některé klíčové kroky třeba proběhly v oceánu, další jinde.

Zdroj: Physorg.com

Poznámky:
- Narazit lze na teorie, že život vznikl ve slané vodě, která však byla méně slaná než dnes a odpovídala víceméně složení naší krve. To ale není pravděpodobné, viz výše.
- Stačí si vzít, kolik cest z vody na souš a naopak podnikly během evoluce želvy. Život je krajně oportunistický, mohlo to tak být i při jeho vzniku.











Komentáře

Napsat vlastní komentář

Pro přidání příspěvku do diskuze se prosím přihlašte v pravém horním rohu, nebo se prosím nejprve registrujte.