Vznik života na Zemi je souborem paradoxů. Aby mohl život vzniknout, musela existovat genetická molekula – něco jako DNA nebo RNA – schopná předat plány pro tvorbu bílkovin, pracovních molekul života. Moderní buňky však nemohou kopírovat DNA a RNA bez pomoci samotných bílkovin. Aby toho nebylo málo, žádná z těchto molekul nemůže vykonávat svou práci bez tukových lipidů, které tvoří membrány, jež buňky potřebují k udržení svého obsahu uvnitř. A další komplikací je, že k syntéze lipidů jsou zapotřebí bílkovinné enzymy (kódované genetickými molekulami).
Nyní vědci tvrdí, že tyto paradoxy možná vyřešili. Chemici dnes oznámili, že dvojice jednoduchých sloučenin, které by se na rané Zemi vyskytovaly v hojném množství, může dát vzniknout síti jednoduchých reakcí, které produkují tři hlavní třídy biomolekul – nukleové kyseliny, aminokyseliny a lipidy – potřebné pro počátek nejranější formy života. Přestože nová práce neprokazuje, že právě takto vznikl život, může nakonec pomoci vysvětlit jednu z nejhlubších záhad moderní vědy.
„Jedná se o velmi důležitou práci,“ říká Jack Szostak, molekulární biolog a výzkumník zabývající se vznikem života v Massachusettské všeobecné nemocnici v Bostonu, který se na současném výzkumu nepodílel. „Poprvé navrhuje scénář, podle kterého by téměř všechny základní stavební kameny života mohly být sestaveny v jednom geologickém prostředí.“
Vědci již dlouho vyzdvihují své vlastní oblíbené scénáře toho, který soubor biomolekul vznikl jako první. Zastánci „světa RNA“ například navrhují, že průkopníkem mohla být RNA; nejenže je schopna nést genetickou informaci, ale může také sloužit jako chemický katalyzátor podobný bílkovinám a urychlovat některé reakce. Zastánci „prvního metabolismu“ zase tvrdí, že jednoduché kovové katalyzátory, na rozdíl od pokročilých enzymů na bázi bílkovin, mohly vytvořit polévku organických stavebních kamenů, která mohla dát vzniknout ostatním biomolekulám.
Hypotéza „světa RNA“ dostala v roce 2009 velký impuls. Chemici pod vedením Johna Sutherlanda z Cambridgeské univerzity ve Velké Británii oznámili, že objevili, že relativně jednoduché prekurzorové sloučeniny zvané acetylen a formaldehyd mohly projít sekvencí reakcí za vzniku dvou ze čtyř nukleotidových stavebních kamenů RNA, což ukazuje pravděpodobnou cestu, jak mohla RNA vzniknout sama – bez potřeby enzymů – v prvotní polévce. Kritici však poukazovali na to, že acetylen a formaldehyd jsou samy o sobě stále poněkud složitější molekuly. To vyvolalo otázku, odkud se vzaly.
Pro svou současnou studii se Sutherland a jeho kolegové rozhodli pracovat zpětně od těchto chemických látek, aby zjistili, zda mohou najít cestu k RNA z ještě jednodušších výchozích materiálů. To se jim podařilo. V aktuálním čísle časopisu Nature Chemistry Sutherlandův tým uvádí, že vytvořil prekurzory nukleových kyselin vycházející pouze z kyanovodíku (HCN), sirovodíku (H2S) a ultrafialového (UV) světla. Sutherland navíc tvrdí, že za podmínek, za nichž vznikají prekurzory nukleových kyselin, vznikají také výchozí materiály potřebné k výrobě přírodních aminokyselin a lipidů. To naznačuje, že jediný soubor reakcí mohl dát vzniknout většině stavebních prvků života současně.
Sutherlandův tým tvrdí, že raná Země byla pro tyto reakce příznivým prostředím. HCN se hojně vyskytuje v kometách, které na Zemi vytrvale pršely téměř prvních několik set milionů let její historie. Tyto dopady také mohly produkovat dostatek energie k syntéze HCN z vodíku, uhlíku a dusíku. Stejně tak se podle Sutherlanda předpokládá, že H2S byl na rané Zemi běžný, stejně jako UV záření, které mohlo reakce pohánět, a minerály obsahující kovy, které je mohly katalyzovat.
Sutherland upozorňuje, že reakce, které by vytvořily každý ze souborů stavebních kamenů, se od sebe natolik liší – například vyžadují různé kovové katalyzátory – že by pravděpodobně neprobíhaly všechny na stejném místě. Spíše říká, že drobné rozdíly v chemii a energii mohly upřednostnit vznik jedné sady stavebních kamenů před druhou, například aminokyselin nebo lipidů, na různých místech. „Dešťová voda by pak tyto sloučeniny spláchla do společného bazénu,“ říká Dave Deamer, výzkumník zabývající se vznikem života na Kalifornské univerzitě v Santa Cruz, který se na výzkumu nepodílel.
Mohl život vzniknout v tomto společném bazénu? Tento detail je téměř jistě navždy ztracen pro historii. Ale tato myšlenka a „věrohodná chemie“, která za ní stojí, stojí za pečlivé zamyšlení, říká Deamer. Szostak souhlasí. „Tento obecný scénář vyvolává mnoho otázek,“ říká, „a jsem si jist, že se o něm bude ještě nějakou dobu diskutovat.“
.