Jak vznikl život na Zemi?

Přesnou odpověď na tuto otázku zatím neznáme. Ukázalo se, že teorie uznávaná desítky let má slabé stránky.

Když do jezírka uhodí blesk…

Nejznámější teorie zrodu života vznikla ve dvacátých letech minulého století. Sovětský vědec Alexandr Ivanovič Oparin tehdy vyslovil ideu, že život se zrodil v „prebiotické polévce“ – jezírku, do kterého udeřil blesk. Když různorodé chemické látky v jezírku byly vystaveny energii a teplu blesku, začaly se rozkládat a mísit a vytvářely organické molekuly.

V roce 1953 se fyzik Stanley Miller z Chicaga rozhodl zkoumat Oparinovu teorii v laboratoři. Naplnil uzavřenou komoru metanem, amoniakem, vodou a molekulárním vodíkem, tedy látkami, které mohly převažovat v atmosféře mladé Země – a opakovaně zažehával elektrickou jiskru. Tím vědec napodobil blesk.

Když za týden zkoumal obsah komory, zjistil, že se v ní vytvořily dvě desítky aminokyselin – základních stavebních kamenů bílkovin a organického života.

„Millerův výzkum byl obrovským objevem. Nabídl nám pohled na to, jak mohly vzniknout základy života na Zemi. Dnes díky němu víme, že stavební kameny života se mohly zrodit z látek, které byly na mladé Zemi běžně dostupné,“ cituje web NASA astrofyzika Vladimira Airapetiana z Goddardova centra vesmírných letů v Marylandu.

Posledních 70 let však tento výklad zrodu života zkomplikovalo. Vyšlo najevo, že amoniak a metan byly na mladé Zemi v menším množství, než se původně předpokládalo.

Místo nich byl pozemský vzduch mladé planety naplněn oxidem uhličitým a molekulárním dusíkem. Jejich rozklad vyžaduje mnohem víc energie. A v tom je zásadní problém. Z těchto plynů mohly stále vznikat aminokyseliny, ale pouze ve značně omezeném množství.

Při hledání alternativních zdrojů energie pro teorii probiotické polévky někteří vědci upozorňovali na rázové vlny z dopadajících meteoritů. Jiní zmiňovali ultrafialové sluneční záření.

Blesk, nebo Slunce?

Autoři nové studie a přišli s novým vysvětlením: Potřebnou energii dodaly energetické částice vycházející ze Slunce.

Astrobiolog Kensej Kobajaši z Jokohamské národní univerzity a astrofyzik Vladimir Airapetian z oddělení heliofyziky Goddardova střediska vesmírných letů NASA použili data z mise Kepler, která sledovala vzdálené hvězdy v různých stádiích jejich životního cyklu.

Vědci tak získali představu, jak se Slunce chovalo před čtyřmi miliardami let, když se zrodil pozemský život. Z dat vyčetli, že naše hvězda během prvních 100 milionů let existence Země zářila o 30 procent slaběji. Zato sluneční „supererupce“ – silné erupce, které v současnosti pozorujeme zhruba jednou za 100 let – nastávaly jednou za tři až deset dnů.

Tyto supererupce vypouštěly částice o rychlosti blízké rychlosti světla, které se pravidelně srážely se zemskou atmosférou a spouštěly chemické reakce. Napomáhal tomu také tehdejší mnohem slabší ochranný štít - magnetosféra. Autoři studie zjistili, že erupce byly mnohem účinnějším zdrojem energie než blesky, které za chladného a tmavého Slunce nebyly tak časté jako nyní. 

Kobajaši a Airapetian podnikli několik chemických experimentů, které popisují v odborném magazínu Life. Zaměřili se v nich na vzájemné působení slunečních částic s plyny v mladé zemské atmosféře. Napodobili tehdejší složení plynů v ovzduší. Poté tuto plynovou polévku rozstříleli protony, aby simulovali sluneční částice, nebo ji zapálili jiskrovými výboji, aby simulovali blesk.

Byla to vlastně replika slavného Millerova experimentu – přesnější a s věrohodnějším složením atmosféry.

Tímto způsobem vědci zjistili, že slunečním částicím stačí malé množstvím metanu (0,5 procenta), aby se vytvořily aminokyseliny. Blesk však vyžadoval alespoň 15 procent metanu, a při 15procentním metanu byla rychlost produkce aminokyselin bleskem milionkrát nižší než u protonů.

Sluneční částice tedy mohly být tím, co nastartovalo vznik aminokyselin a života na Zemi.