Teorie Oparin původu života, také známý jako „teorie primitivní nebo prvotní polévky“ se snaží vysvětlit, jak život vznikl na Zemi v podmínkách typických před miliony let, kdy se objevily první organické molekuly.
Tato teorie vytvořená Oparinem je jednou z nejvíce přijímaných vědeckých komunit. Zůstává platný, a to i s mnoha pokroky v moderní vědě, protože nové související objevy jej dokáží doplnit a posílit.
Fotografie Aleksandra Oparina (Zdroj: Pavel Troshkin přes Wikimedia Commons)
Oparin ve svých spisech klasifikoval živé (biotické) organismy na úrovni organizace neživé hmoty (abiotické). Navrhl tedy, že tato neživá hmota se postupně mění a stává se složitější, dokud nevytvoří první živé buňky.
Oparinova teorie otevřela dveře pro vývoj odvětví biologických věd známých jako „Syntetická biologie“. Tato věda se snaží obnovit podmínky prostředí, ve kterém „primitivní polévka“ dala vznik živým organismům, které dnes obývají Zemi.
Podobnou teorii předložil nezávisle evoluční biolog John Haldane, který nazval rané pozdní prekambrické útvary vody, které byly složeny převážně z kovových prvků a vody, jako „primitivní polévka“.
Původ teorie
Oparinovu teorii navrhl Aleksandr Ivanovič Oparin, který se narodil v roce 1894 v malém ruském městě Uglich. Od velmi mladého věku byl Oparin vášnivý rostlinami a byl obeznámen s Darwinovými evolučními teoriemi.
Vystudoval fyziologii rostlin na Moskevské univerzitě, kde o několik let později vyučoval na katedrách biochemie a fyziologie rostlin.
To bylo během jeho univerzitních studií, že Oparin začal mít vážné obavy z mikroorganismů, které, tvořené pouze atomy uhlíku, dusíku a vody, se mohou organizovat tak, aby prováděly složité procesy, jako je fotosyntéza.
V roce 1923 Oparin publikoval své experimenty v knize nazvané „Původ života“. Tato kniha obsahuje teorii, která se spolu s příspěvky jiného vědce té doby jménem John Haldane snaží vysvětlit, jak se na naší planetě objevilo primordie života.
Oparinův text vysvětluje velmi jednoduchým a didaktickým jazykem, jak „vývoj“ organické hmoty začal před vznikem planety Země. Vysvětluje také, jak se organická hmota vytváří působením slunečních paprsků, sopečných erupcí a elektrických výbojů přírodního původu.
Je důležité zdůraznit, že Oparin vroucně oponoval teorii spontánní generace, podporující jeho myšlenky na Darwinovu evoluční teorii a Mendeleevovu „abiogenní“ syntézu oleje; zjišťovat, že začátek života byl způsoben jakýmsi „chemickým vývojem“, který organizoval prvky primitivní Země tak, aby tvořily komplexní molekuly.
Předpokládá se
Ačkoli od té doby, co Oparin předložil svou teorii, uplynulo téměř 100 let, platí to dodnes. Oparinův smířlivý přístup, který sdružuje disciplíny tak rozmanité jako chemie, astronomie, fyzika a biologie, nabízí pro mnoho vědců racionální přístup k vysvětlení, jak se život formoval na Zemi.
Oparin lokalizuje vznik života během prekambrického období, kde existovala vysoce redukující atmosféra bohatá na dva z nejhojnějších prvků v živých organismech: uhlík (ve formě metanu a kyanogeny) a dusík (ve formě amoniaku).
Jeho teorie byla založena hlavně na skutečnosti, že energie přicházející z ultrafialového světla, sopek a elektrických bouří způsobila srážení vody, která byla v plynné formě, způsobující přívalové deště, které vysrážely jiné sloučeniny, jako je amoniak, metan, dusík atd.
Prudké deště vyhnaly srážené prvky do moří a vytvořily to, co Oparin nazval "primitivní vývar". Tento vývar sloužil jako fáze řady chemických reakcí, které vedly k vzniku prvních organických molekul podobných aminokyselinám.
Tyto koloidní "aminokyselinové" molekuly a další podobné povahy se spontánně organizovaly za vzniku peptidových, proteinových a lipidových struktur, které Oparin označoval jako koacerváty.
Následně se koacerváty staly ještě více specializovanými a dokázaly vytvořit struktury velmi podobné živým buňkám, které známe dnes.
Tyto primitivní „buňky“ postupem času získaly schopnost vyvinout primitivní metabolismus, přičemž chemické sloučeniny z prostředí extrahovaly z nich jídlo a energii, aby přežily a množily se.
Přirozený výběr v koacervátech
Jak již bylo uvedeno, koacerváty navržené Oparinem používaly malé molekuly zachycené z okolního prostředí pro potraviny a energii. Podle Oparina byly tyto molekuly asimilovány dalšími většími molekulami, které koacerváty nazýval „primitivní enzymy“.
Získání absorpčního a asimilačního mechanismu v každém koacervátu by představovalo výhodu oproti ostatním koacervátům, proto by koacerváty s lepší asimilační schopností rostly rychleji a efektivněji.
Oparin určil, že existuje „růstový limit“ pro „nejúspěšnější“ koacerváty v bodě, kde se termodynamicky stali nestabilními. V důsledku toho se koacerváty začali rozdělovat nebo „dělit“ na menší koacerváty.
Schopnost rozdělit velké koacerváty na menší koacerváty by zvýšila množství koacervátů tohoto typu uprostřed. Tyto koacerváty, které byly nalezeny ve větším počtu nebo frekvenci, by mohly vyvíjet jakýsi „selektivní tlak“ na ostatní, což by zvýhodňovalo ty s větší kapacitou „dělit“ nebo segmentovat.
Další charakteristikou koacervátů, které mohly mít na druhých druh přirozeného výběru, byla snad schopnost syntetizovat nějaký energetický metabolit z potravy získané z primitivního vývaru, kde „rostli“.
Pravděpodobně tedy přežily pouze koacerváty schopné metabolizovat složky životního prostředí a produkovat vlastní jídlo a rezervní energii.
Aktuálnost teorie
Darwinova teorie přirozeného výběru byla pro Oparina rozhodující, aby mezi koacerváty vycítila „konkurenci“ a „prevalenci“. Dokonce o roky později, s objevením genů a dědičného materiálu, Oparin připisoval těmto molekulám odpovědnost ve velké části replikace koacervátů.
V současné době se mnoho biologů věnuje rekreaci primitivních podmínek Země, které daly vzniknout koacervátům navrženým Oparinem.
Jeden z nejslavnějších experimentů tohoto typu byl experiment Stanleyho Millera a Harolda Ureye, který experimentálně ověřil „abiogenezi“ aminokyselin, jako je glycin (glycinový typ).
Různí vědci specializující se na syntetickou biologii provádějí experimenty, aby uměle dosáhli organizace života, ale na základě jiných sloučenin než uhlíku, což naznačuje, že tento „život“ může být typem života, který najdeme na jiných planetách.
Zajímavá témata
Teorie původu života.
Chemosyntetická teorie.
Kreacionismus.
Panspermie.
Teorie spontánní generace.
Reference
- Das, A. (2019). Původ života na pozemských virech a mikrobech. Acta Scientific Microbiology, 2, 22-28.
- Fry, I. (2006). Počátky výzkumu původu života. Endeavour, 30 (1), 24-28.
- Herrera, AS (2018). Původ života podle melaninu. MOJ Cell Sci Rep, 5 (1), 00105.
- Kolb, VM (2016). Původy života: chemické a filozofické přístupy. Evolutionary Biology, 43 (4), 506-515.
- Lazcano, A. (2016). Alexandr I. Oparin a původ života: historické přehodnocení heterotrofní teorie. Journal of molekulární evoluce, 83 (5-6), 214-222.
- Oparin, AI (1957). Původ života na Zemi. Původ života na Zemi., (3. vydání).