Výzkumníci v nové studii odhalili dosud neznámou sadu chemických reakcí, která mohla před čtyřmi miliardami let zažehnout pochodeň života na mladé Zemi.

„Myslíme si, že reakce, které jsme v naší studii popsali, se odehrávaly na mladé Zemi,“ cituje magazín Science Alert chemika a vedoucího studie Ramanarayanana Krishnamurthya ze Scrippsova výzkumného ústavu v kalifornském San Diegu.

Kde se vzaly kyseliny pro život?

Mozaika poznatků o tom, jaké podmínky před čtyřmi miliardami let panovaly na Zemi, se začíná zaplňovat. Kosmické sondy potvrzují, že organické molekuly jako základní stavební hmota života, jsou ve vesmíru běžný jev. Počítačové simulace nám naznačují, co vše se mohlo kdysi na Zemi dít.

Právě z těchto objevů a metod vyšla i nynější vědecká práce, která sestavila novou rekonstrukci průběhu chemie prvního života. Zásadní při ní byly sloučeniny, které si dnes lidé s životem příliš nespojují – čpavek, oxid uhličitý a nakonec kyanid, který je znám jako cyankáli ze sebevražd i detektivních románů Agathy Christie.

Krishnamurthy se svými spolupracovníky počátkem roku ukázal, jak kyanid může vytvářet základní organické molekuly při pokojové teplotě. Své poznatky vědci shrnuli ve vědecké databázi arXiv.

Teď výzkumníci zkoumali, zda by kyanid mohl vytvářet i složitější aminokyseliny – molekuly, z nichž se skládají všechny proteiny (bílkoviny) v živých organismech.

Současné aminokyseliny vznikají ze společné reakce α-ketokyselin, které jsou zdrojem energie pro buňky, enzymů a dusíku. Jenže enzymy, které řídí většinu biochemických procesů v těle živých organismů včetně člověka, raná Země neoplývala, protože vznikají v živých systémech.

Krishnamurthův tým nalezl cestu, jak aminokyseliny mohly vznikat bez enzymů. A experimentálně ji ověřil.

Zázračný kyanid

Do lázně α-ketokyselin vědci přidali v první řadě kyanid, který urychlil reakce čpavku (sloučeniny dusíku a vodíku), aby nakonec vše doplnil oxid uhličitý. Tyto sloučeniny byly na dávné Zemi zastoupeny v dostatečné míře. 

„Očekávali jsme, že bude poměrně obtížné na správnou kombinaci přijít, ale ukázalo se, že je to jednodušší, než jsme si představovali,“ řekl Krishnamurthy. „Stačí smíchat ketokyselinu, kyanid a čpavek. Prostě to sedí. Jakmile přidáte oxid uhličitý, dokonce i ve stopovém množství, reakce nabere na rychlosti.“

Právě oxid uhličitý byl podle autorů důležitou složkou pro vznik života na Zemi – platilo to ovšem pouze v kombinaci s dalšími přísadami.

Metodou pokusu a omylu se postupně podařilo vypilovat reakci zmíněných látek tak, že jejím vedlejším produktem byla molekula podobná sloučenině vytvářené v živých buňkách, která se nazývá orotát. A ta je jedním ze stavebních kamenů nukleových DNA a RNA, které přenášejí genetické informace.

Výsledky svých pokusů autoři publikovali v žurnálu Nature Chemistry. Výzkum receptury nezbytné pro zažehnutí života, tím ale neskončil. Vědci se teď snaží odhalit, jaké další prebiotické molekuly mohly vznikat. To by nám mohlo říct víc o podmínkách vzniku na mladé Zemi, ale také napovědět, kde hledat život na exoplanetách.