Byl vznik života na Zemi nevyhnutelný?  
Nelze to úplně vyloučit. Překvapivé výsledky experimentu se samoorganizací transkripčně-translačních systémů v liposomech naznačují, že funkční biologické systémy samovolně vznikají mnohem častěji, než jak velí čirá pravděpodobnost.


Je pozemský život nesmírně vzácným, směšně nepravděpodobným úkazem, k němuž dochází tak možná jednou za dobu existence několika vesmírů po sobě? Anebo je v podstatě běžnou záležitostí, která vyžaduje pouze jisté specifické, ale zase nikterak zvlášť výjimečné předpoklady? Zatím jen těžko říct. Známe jedině pozemský život a žádnou jinou slibnou planetu v obyvatelné zóně jsme zatím neprozkoumali. Zastánci obou pohledů na vznik života po sobě metají argumenty jako zběsilí, zatím se ale ničeho kloudného nedobrali.

 

Zvětšit obrázek
Takhle nějak nejspíš začal život. Kredit: University of Utah.


Život vznikl podle všeho velice dávno a naše představy o poměrech na tehdejší Zemi zůstanou možná navždy dost mlhavé. Je to prostě tak dávno, že nemáme moc z čeho vycházet. Pokud se nestane nějaký zázrak, tak průzkum okolních obyvatelných planet budou mít na starost naši vzdálení potomci, takže exobiologie nám prozatím také příliš nepomůže. A co nám zbývá k pátrání po původu života na dnešek? Můžeme si hrát v laboratoři s organismy a molekulami.

 

Schéma experimentu. Kredit: Stano et al. (2013), Angewandte Chemie.


Udělal to i Pasquale Stano z University of Roma Tre, když si s kolegy pohráli se samoorganizací poměrně složitých biomolekulárních systémů v liposomech, bublinách z lipidové dvojvrstvy. Velmi lišácky si vybrali transkripčně‑translační systém zahrnující celkem 83 různých molekul, včetně DNA, který dokáže vyrábět krásně zeleně fluoreskující protein GFP (Green Fluorescent Protein). Tento slavný protein složený ze 238 aminokyselin vědci bezostyšně okopírovali od medúz a teď ho v laboratořích hojně používají jako nápadnou značku.


 

Pasquale Stano. Kredit: Systems Biology Program/ CNB-CSIC.

Soustava biomolekul pro výrobu fluoreskujícího proteinu GFP funguje jen tehdy, když jsou všechny její složky velmi těsně u sebe. Nestačí, když jsou jenom rozptýlené v roztoku, řekněme v jedné zkumavce. Právě proto je i vnitřek živých buněk velmi natěsnaný. Stano a spol. nastavili experiment tak, aby rozptýlené biomolekuly měly možnost se samoorganizovat v liposomech. Přítomnost liposomů zajistili tak, že do roztoku přisypali POPC, tedy synteticky vyráběnou sloučeninu zahrnující diacylglycerol a fosfolipid. POPC se s oblibou používá v různých podobných experimentech a krom toho se i běžně vyskytuje v buněčných membránách eukaryot. Vtip je v tom, že POPC při setkání s vodou prakticky okamžitě samovolně vytváří liposomy, jejichž struktura je v mnohém podobná živým buňkám. A při vytváření liposomů může náhodně docházet k pohlcování různého počtu rozptýlených biomolekul.

 

Zvětšit obrázek
Jednoduchý liposom. Kredit: SuperManu, Wikipedia Commons.


Když to Stano a spol. udělali, nestačili se divit. Zjistili totiž, že půl procenta, čili 5 z každé tisícovky vzniklých liposomů obsahovalo kompletní sestavu 83 molekul, které společně vyráběly zelený fluoreskující protein GFP. Na první pohled to moc nevypadá jako hodnoty, které by měly budit respekt, ale opak je pravdou. Ve skutečnosti je to nefalšovaný zázrak. Když by se spočítala matematická pravděpodobnost náhodného vzniku funkční soustavy 83 biomolekul byť v jednom liposomu z tisíce, tak by byla spolehlivě prakticky nulová. Tady se stalo něco zázračně nenáhodného. Jestli se o tom dozvědí ve Vatikánu, tak Stanovi hrozí, že bude svatořečen.


Jak se to mohlo přihodit? Vědci jen krčí rameny. Pokud někde nedošlo k omylu, tak je taky možné, že evoluce vytvarovala vybrané biomolekuly tak, aby měly sklon se samoorganizovat společně. Takové „přízemnější“ a přesto velmi zajímavé vysvětlení by mohly vyloučit podobné experimenty s menším počtem méně komplexních molekul. Dopadly by stejně? Nepůjde nejspíš o nic moc složitého nebo nákladného, pro hravé experimentátory s molekulární laborkou je to příležitost jako dělaná. Až pak se ukáže, jestli je vznik života víceméně nevyhnutelným fyzikálním procesem.

 


 


Literatura

The Conversation 24. 10. 2013. Angewandte Chemie online 15. 10. 2013.

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 25.10.2013 15:38
Tisk článku

Život Panny Márie - Schumacher Philipp, SJ Victor Kolb
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 290 Kč
cena: 272 Kč
Život Panny Márie
Schumacher Philipp, SJ Victor Kolb
Související články:

Eukaryotní buňky pocházejí z Ásgardu     Autor: Stanislav Mihulka (22.01.2017)
Mionový teleskop GRAPES-3 vystopoval trhlinu v magnetickém poli Země     Autor: Stanislav Mihulka (15.11.2016)
Detekovali jsme mimozemský život ano, či ne?     Autor: Václav Diopan (10.11.2016)
Mimozemský život by se mohl živit energií kosmického záření     Autor: Stanislav Mihulka (14.10.2016)
Sehrály při vzniku pozemského života roli RNA-DNA chiméry?     Autor: Stanislav Mihulka (04.10.2016)



Diskuze:

Stephen Hawking

Jiří Novotný,2013-10-28 21:57:51

píše v jedné knize ("Stručná historie času"?) o "příčném čase". Pan Hawking předpokládá, že hmota má k dispozici ještě jeden čas (a jistěže i prostor), kde si může nanečisto vyzkoušet různé varianty dalšího vývoje. A vybrat tu správnou. Tamtéž se také podivuje, jak málo berou tuto možnost filozofové a spol v potaz. Tvrdí, že lidem se to spíše nelíbí. Protože, dodejme, pak by už tak dost složité pravděpodobnostní výpočty byly ještě složitější ...

Odpovědět

Trocha od veci...

Milan Závodný,2013-10-28 21:09:44

Ale možno to má čosi spoločné: Všímam si, že udalosti sa nedejú ani približne spriemerované, ale v skupinách. Príklad:Pri odbočovaní doľava na pomerne frekventovanej ceste som musel prvý raz dať prednosť až za 1,5 roka! Pri prenosnom semafóre sme vždy počas 3 mesiacov prišli na červenú /2x denne/! Pri výjazde z lesnej cesty na 1.triedu som za vyše pol roka ani raz nemusel čakať! Chcem tým povedať, že udalosti sa zgrupujú, i keď nemusia. Akoby mali niečo zafixované, aby sa skôr stalo niečo, než nič. Náhodu čosi tlačí do tvorby. Zákon schválnosti je realita.

Odpovědět

zalezi od velkosti

Curious Seeker,2013-10-27 14:25:37

Zalezi od velkosti liposomu. Ak by bol dostatocne velky tak mas pravdu. Podla obrazku by v nom vsak mali byt 2 molekuly, lenze je ich tam 83(teda v 5 z 1000 liposomoch). Predpokldam, ze to zratali dobre.

Odpovědět


Relativní

Petr Jíčínský,2013-10-27 19:59:34

Duch článku je mi velice blízký, protože takto uvažuji už hodně dlouho. Pochopitelně záleží na složkách. Kdyby všechny tvořily pravý roztok, tak není o čem hovořit, tam by to bylo 100%, jenže většina z nich tvoří suspenzi nebo emulzi, tam hodně záleží na podmínkách experimentu. Ale i těch 5/1000 je dost. Když si vezmete reprodukci, kdy z desítek miliónů spermií dorazí k cíli pár tisíc a šanci má jen jedna (nebo dvě), tak 0,5% biologické progrese bohatě stačí k radosti (nebo zkáze, podle toho,jak se to veme).

Odpovědět

Normální

Petr Jíčínský,2013-10-27 09:27:44

Nezlobte se na mě, ale mi to připadá normální, distribuce oněch 83 molekul v roztoku je zhruba taková, že "všude jsou všechny", takže když se místo uzavře do membrány, tak je pravděpodobnost, že tam uzavřete všechny složky dost vysoká. Vše záleží nejvíce na koncentrovanosti původní směsi ve vodě. Spíš by mě zajímalo, jestli molekula případně uzavřená ve stěně membrány vykazovala nějakou biotaxi (chemotaxi) směrem dovnitř.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni