První systémy živé přírody

Život je uměle vytvořená kategorie. Současný pokrok v mnoha oborech vědy znovu nutí filozofy k otevření otázky, co je to život. Přestože nyní o životě víme více než kdy dříve, stále neexistuje shoda na jeho jedné univerzální definici. Tato neshoda vychází z faktu, že život není přírodní kategorie.

K obhájení výroků řečených v úvodu bude nutné nejprve vysvětlit několik pojmů a vědeckých principů. Koncept představuje jakoukoliv ucelenou myšlenku. Tato myšlenka může být dobrým, nebo špatným odrazem reálného objektu či jevu, nebo může být zcela odtržena od reality. Je potřeba zdůraznit, že existence konceptů neříká nic o existenci jejich vzoru v reálném světě. To samé platí i o užitečnosti konceptů.

Jak tedy rozlišit mezi koncepty, které odrážejí skutečnost a koncepty, které jsou pouze důsledkem historických událostí a skutečnost neodrážejí přesně, nebo ji neodrážejí vůbec? Definice slouží k přesnému popisu konceptů. Přesně definovaný koncept je možné testovat a určit, zda není v rozporu s jinými koncepty, důkazy, nebo případně sám se sebou. Bez definic může diskuse o konceptech narazit na vzájemné nepochopení diskutujících. V diskusích se vždy ptejte po definici a to i u pojmů, které se používají běžně. Jakýkoliv koncept může být definován.

Pokud jsme schopni vytvořit teorii nebo soubor teorií o daném konceptu, pak je možné, že tento koncept popisuje přírodní zákony. Testováním můžeme pravdivost teorie verifikovat (dočasně potvrdit její platnost), nebo falsifikovat (teorii vyvrátit a dokázat její neplatnost). Celou vědu můžeme chápat jako testování předpokladu, že žijeme ve vesmíru, jenž se řídí určitou sadou přírodních zákonů, které podléhají zákonům logiky a které je možné testovat. Přes veškerou snahu se doposud nikomu nepovedlo vyvrátit předpoklad o logickém uspořádání vesmíru. Proto můžeme tento předpoklad považovat za správný. S jistotou to ovšem tvrdit nemůžeme.

Ve vědě neexistuje žádná autorita, které vědci věří. Pokud se vědci podaří předložit důkazy vyvracející zažité teorie, tak má zajištěnu slávu přímo úměrnou známosti vyvrácené teorie. Přírodní jevy zkoumáme pomocí vyslovení domněnky (hypotézy), kterou následně testujeme. Pokud se ukáže, že je tato hypotéza v rozporu s experimentálními důkazy, tak ji zavrhneme. Pokud se ukáže být v souladu s důkazy, pak ji můžeme povýšit na teorii. Ve vědě vše, co je v rozporu s důkazy, je bořeno a nahrazováno koncepty lépe odpovídajícími realitě.

Čtěte také: Metody hodnocení klimatu třídy

V současnosti existuje přes sto různých definic života publikovaných v odborných časopisech. Neshoda mezi vědci poukazuje na skutečnost, že žádná z publikovaných definic doposud neprošla úspěšně verifikačním procesem a nebyla všeobecně přijata. Vzhledem k tomu, že není možné smysluplně psát o konceptu, který jsem ještě nedefinoval, budu vycházet z definice, kterou na základě analýzy předchozích definic předložil Edward Trifonov: život je replikace s variací. Výběr této definice není podpořen žádnými důkazy - pouze se mi zdá být výstižná a přitažlivá díky své minimalistické eleganci.

Problémem vzniku života na Zemi se v padesátých letech minulého století zabýval Stanley Miller. Jeho slavný experiment, kdy zahříval báň s vodou v atmosféře z metanu, amoniaku a vodíku, v níž probíhaly elektrické výboje, vedl ke spontánní produkci několika aminokyselin. Tento experiment dokládal, že složité organické molekuly mohou spontánně vznikat z jednoduchých reaktantů. Čeští vědci v roce 2016 publikovali, jak se z formamidu (látky vznikající reakcí metanu, oxidu uhelnatého a dusíku v prebiotické atmosféře) po zásahu laserem formují všechny báze vyskytující se v RNA. Rovněž v roce 2014 byla publikována práce z laboratoře profesora Ernesta Di Maura, ukazující, že za podmínek pravděpodobně panujících na naší Zemi před 4 miliardami let dochází k samovolnému vzniku dlouhých řetězců ribonukleové kyseliny z formamidu ve vodě. Dnes to vypadá, že je jen otázkou času, kdy v laboratoři vzniknou první molekuly RNA schopné replikace. Vznik života se s nejvyšší pravděpodobností řídí stejnými fyzikálními zákony jako kterákoliv jiná chemická reakce. Otázkou zůstává, co tvoří hranici mezi chemií a životem.

Kromě vytváření syntetických genomů a semisyntetických organismů se v současnosti objevují snahy o replikování vzniku procesu života na Zemi. Manželé Šponerovi z Biofyzikálního ústavu Akademie věd se v současnosti snaží provést laboratorní abiogenezi. Z jednoduchých látek a za podmínek, které se s nejvyšší pravděpodobností vyskytovaly na mladé Zemi před necelými čtyřmi miliardami let, chtějí nechat vzniknout první sebereplikující molekuly RNA. Podle dosavadních výsledků z jiných laboratoří má tento projekt velkou šanci na úspěch.

Co se existence života v reálném světě týče, tak zastávám nulovou hypotézu. V souladu s vědeckou metodou je tato hypotéza platná, dokud se nenalezne důkaz, který ji vyvrací. Tvrzení opaku, tedy to, že taková kvalita existuje, je pozitivní tvrzení zatížené důkazním břemenem. Jsem přesvědčený, že nulová hypotéza o neexistenci života má vyšší prediktivní potenciál než jakákoliv hypotéza o životě.

Tento proces probíhal cca před 4 mld. let. Prvotní životní soustavy (eobionta, protoorganizmy, progeonta) jsou soubory informačních buněk, které vedly ke vzniku archebakterií a eukaryotních organizmů (tento proces nebyl zatím prokázán). Předpokládáme, že se prvotní organizmy vyznačovali všemi základními projevy života, musely už obsahovat NK a proteiny, museli být ohraničeny membránou. Tyto molekuly měly pro vznik života základní význam.

Čtěte také: Svojtka: Moje první kniha o přírodě

Vznik života (biogeneze) je přírodní proces, během kterého se z neživé hmoty jako jsou organické sloučeniny stala hmota živá. Existuje velké množství nejrůznějších představ o vzniku života, otázka však zatím nebyla jednoznačně vyřešena. Podle současného vědeckého poznání ke vzniku života na Zemi došlo na počátku eoarchaika, zhruba před 4100-3800 miliony let. Také se předpokládá, že život mohl vzniknout několikrát a následně být opakovaně zcela zničen, než došel úspěchu. Každopádně podle analýz DNA a RNA mají všechny současné organismy jednoho společného předka (tzv. poslední univerzální společný předek - LUCA - Last Universal Common Ancestor). Pro život je zcela nezbytná přítomnost vody.

Podle teorie velkého impaktu se Země srazila s planetou, což mohlo způsobit, že se na povrch Země dostaly důležité stavební prvky života jako uhlík, dusík a síra. Život tedy teoreticky mohl vznikat již od doby před 4400 miliony let, ačkoliv podmínky nebyly pro současné organismy příznivé. Nicméně prvky mohly být na Zemi a nemusely dopadnout s asteroidem. Dříve se za hranici možné doby vzniku života považoval konec tzv. pozdního velkého bombardování asi před 3800 miliony let.

Názory na vznik života se v lidské společnosti objevovaly odnepaměti. Ve starověkých dobách bylo stvoření života spojováno obvykle se samotným stvořením Země nebo vesmíru. Je známo nepřeberné množství různých představ, které se například ve starověkém Egyptě lišily škola od školy. V současnosti se ve velkých náboženstvích vyskytují dva základní myšlenkové proudy. První přiznává přírodovědeckým teoriím velkou váhu, snaží se historické texty vykládat historicko-kritickou metodou jako dobové představy, jejichž výpověď má být primárně teologická či filosofická a jejímž smyslem není konkurovat moderní vědě. Existuje však také opačný názor, který se snaží držet starých mytologických výkladů.

Do začátku 19. století lidé všeobecně věřili na spontánní vznik určitých forem života z neživé hmoty. Tato představa se dnes označuje jako naivní abiogeneze či teorie samoplození. V roce 1861 Louis Pasteur provedl několik experimentů, které ukázaly, že ve sterilním výživném prostředí se bakterie ani houby samy od sebe neobjevují. V polovině 19. století se teorii biogeneze kvůli práci Louise Pasteura a ostatních dostalo tolik důkazů, že se o teorii samoplození přestalo uvažovat jako o reálné alternativě.

Otázky kolem vzniku života opět rozbouřili až ve 20. letech 20. století nezávisle na sobě dva vědci - Brit John Burdon Sanderson Haldane a Rus Alexandr Ivanovič Oparin. Alexandr Ivanovič Oparin publikoval v roce 1924 v knize Původ života svou teorii koacervátů. Popsal v ní, jak ze základních chemických prvků vznikaly reakcí s vodními parami methan, amoniak, oxid uhličitý, oxid uhelnatý, oxid siřičitý, kyanovodík a další. Tyto sloučeniny dále pod vlivem tepla, ultrafialového záření a elektrických výbojů (simulující roli blesků) reagovaly s vodíkem a vodní párou a vytvářely složitější organické molekuly - aminokyseliny, sacharidy, lipidy i nukleotidy. Oparin si dále všiml, že bílkoviny vytvářejí ve vodě koacerváty - kapičky, oddělené od okolí ostrým rozhraním, jakousi membránou. Tyto koacerváty byly podle Oparina zárodky prvních buněk, zvláště když pohltily mimo jiné i nukleotidy a nukleové kyseliny.

Čtěte také: IPO: Průvodce

V roce 1952 provedli Stanley Miller a Harold Urey experiment, kterým se snažili ověřit teorii prebiotické polévky. V aparatuře namodelovali podmínky archaické Země včetně silně redukční atmosféry a zkoumali, zda se vytvoří organické molekuly. Experiment byl úspěšný, později však byla celá teorie opuštěna. Myšlenka prebiotické polévky navíc ne zcela dobře propracovala otázku vzniku a vývoje genetického kódu. S rozvojem moderní vědy se vynořilo velké množství nejrůznějších teorií, žádná z nich však zatím nebyla uspokojivě dořešena a experimentálně prokázána. Vyřešen dosud nebyl ani charakter prvních živých tvorů, představa jejich životního prostředí a způsob výživy.

Hydrotermální průduchy, zvané také černí kuřáci, se nacházejí na mořském dně ve velkých hloubkách (kolem 2000 metrů) v blízkosti středooceánských hřbetů. Z „kuřáků“ proudí velké množství horké zásadité mineralizované vody, která se mísí s chladnou, mírně kyselou vodou okolního oceánu. Tato místa hluboko na mořském dně byla na rozdíl od zemského povrchu, stíhaného následky sopečné činnosti a dopadů meteoritů, velmi klidná a stabilní a nedocházelo zde k extrémním výkyvům podmínek. Ačkoliv byly hydrotermální průduchy objeveny a popsány až v roce 1977, velmi záhy začaly být dávány do souvislosti se vznikem života na Zemi. V současnosti je tento názor spíše opouštěn, protože experimenty dosud neprokázaly funkčnost teorie.

Teorie živých jílů je zajímavá, avšak nikoliv všeobecně přijímaná hypotéza o vzniku života na zemi, kterou navrhl v roce 1982 britský chemik a molekulární biolog Graham Cairns-Smith. Základem je fakt, že minerální krystaly rostou podle určité struktury, dělí se a následně rostou dál. Pro vznik života jsou podle autora vhodné zejména jíly, složené z mnoha různorodých plochých krystalků, které navíc dokážou měnit své prostředí (například kyselost vody) a mohou se po vyschnutí šířit větrem do dalších míst. Jílové minerály jsou navíc schopné na sebe díky své struktuře vázat organické látky. V období hadaika a archaika tak mohly fungovat jako katalyzátory pro syntézu klíčových organických molekul včetně RNA.

V současnosti se předpokládá, že při nárazu vesmírných těles na zemský povrch by byly složitější organismy zničeny (byť by šlo o extrémofily). Panspermismus je vědecká hypotéza, která naznačuje, že život na Zemi mohl mít svůj původ ve vesmíru. Tato teorie předpokládá, že mikroskopické formy života, jako jsou bakterie nebo spory, mohly cestovat kosmickým prostorem na úlomcích asteroidů, komet nebo mezihvězdného prachu a následně kolonizovat naši planetu.

Kreacionismus už ve své podstatě nemůže být vědeckým neboť tento pohled nelze vyvrátit běžným přírodovědeckým pozorováním nebo pokusem. Ve své podstatě je tento pohled čistě náboženský. Prof. MUDr. Jiří Heřt, Dr.Sc.: Věda a víra jsou přece dvě nezávislá, svéprávná, navzájem se nepřekrývající magisteria (S. J. Gould), která se nemusejí střetávat a mohou být navzájem kompatibilní (P. Kurz), pokud se nesnaží zasahovat do kompetencí sféry druhé. Snad nejčastěji používaný argument kreacionistů: Jestliže mezi dvěma druhy nenajdeme v paleontologickém materiálu přechodné tvary, je podle jejich názoru zřejmé, že druhy byly stvořeny samostatně.

tags: #první #systémy #živé #přírody

Oblíbené příspěvky:

• Inspirativní návody na recyklaci plastů
• Projekty zaměřené na ekologii ve skautingu
• Vložky do šuplíku na odpadky: Recenze
• Podíl emisí CO2 ve světě
• Ochrana exotických zvířat