Vznikajúci život na Zemi to mal rád horúce

Vznikajúci život na Zemi to mal rád horúce
Zdroj: bigstockphoto.com

Nový výskum účinku teploty na mimoriadne pomalé chemické reakcie podporil reálnosť pomerne krátkej evolúcie života na povrchu skorej Zeme, ktorá bola stále ešte zohriata vplyvom geologických i vesmírnych faktorov.

V časopise Proceedings of the National Academy of Sciences to oznámil štvorčlenný tím, ktorý viedol Richard Wolfenden zo Severokarolínskej univerzity v americkom Chapel Hill. Prvou autorkou článku bola jeho kolegyňa Randy Stockbridgeová. Názory o prostredí vzniku a skorej evolúcie života na našej planéte sú dnes v podstate dvojaké. Prvá skupina predpokladá pomerne mierne podmienky, v duchu Darwinovho „vlažného jazierka“. Druhá skupina sa prikláňa k horúcejším.

Druhú skupinu motivujú novšie poznatky o tzv. extrémofiloch, čo sú mikróby, ktorým sa darí vo vysokej teplote, tlaku, kyslom či zásaditom prostredí, silnej rádioaktivite a podobne. A tiež objavy takých mikróbov pri a vo vnútri podmorských hydrotermálnych prieduchov. Kritici však tvrdili, že „horúca“ evolúcia by musela prebiehať pridlho. Do doby, z ktorej sú známe prvé stopy života, by sa podľa nich také zložité útvary ako bunky pri vyššej teplote nestihli vyvinúť. Na povrchu skorej Zeme však dlho vládli dosť vysoké teploty. Polemika sa krúti zvlášť okolo enzýmov. Tieto bielkoviny katalyzujú chemické reakcie v bunkách. Vznikli postupnou evolúciou a dnes je ich činnosť sofistikovaná a vysoko špecifická. Bunku si bez nich ťažko predstaviť. Vyvinuli sa už na horúcej Zemi?

Richard Wolfenden s kolegami sa rozhodol zistiť, ako by veci fungovali, keby neboli nijaké enzýmy. Zmerali rýchlosti celého radu pre život kľúčových reakcií. Zistili, že niektoré by bez pomoci enzýmov prebiehali vyše dve miliardy rokov. „Pri pomalých reakciách sme si postupne uvedomili, že tie najpomalšie súčasne najviac závisia na teplote,“ povedal Richard Wolfenden. S kolegami zistil obrovské rozpätie tejto závislosti od jednej reakcie k druhej. Napríklad hydrolýzu polysacharidov zrýchlilo zvýšenie teploty z 25 na 100 stupňov Celzia 190.000-krát, kým hydrolýzu fosfátových monoesterových dianónov až 10.300.000-krát! Závislosť rýchlosti reakcie na teplote nie je nič nové. V chémii však vyše storočia platilo učebnicové pravidlo, že je pomerne mierna. Podľa experimentov vykonaných ešte v roku 1866 sa pri zvýšení teploty o 10 stupňov Celzia rýchlosť reakcie zdvojnásobí.

Richard Wolfenden s kolegami z toho odvodil záver, že vysoké teploty zohrali hlavnú úlohu pri vzniku života v horúcich prameňoch a podmorských geotermálnych prieduchoch. Keď sa neskôr na Zemi ochladilo, vyvolalo to selektívny tlak, ktorého výsledkom bola evolúcia primitívnych enzýmov. Tie sa potom s plynutím času čoraz viac zdokonaľovali.

Rozhodli sa to overiť pomocou dvoch katalyzátorov, pyridoxalfosfátu a istého iónu céru. Nie sú to enzýmy, no zrejme sa podobajú dávnym predchodcom enzýmov. Ukázalo sa, že priebeh katalyzovaných reakcií je naozaj oveľa menej citlivý na teplotu. Celkove tieto výsledky skracujú možno až stotisíckrát dobu, ktorá bola potrebná pre chemickú evolúciu k životu v prostredí s pomerne vysokými teplotami.

Zdroje: Proceedings of the National Academy of Sciences Early Edition z 1.12.2010; Komuniké University of North Carolina at Chapel Hill z 2.12.2010

Autor článku: TASR

Dátum zverejnenia: