Narodziny życia. Idea ewolucji chemicznej

Narodziny życia. Idea ewolucji chemicznej

Główne źródła i przesłanki tej idei ewolucji chemicznej można najkrócej przedstawić tak (Tabela):

(1) ekstrapolacja darwinowskiej koncepcji ewolucji na świat nieożywiony;

(2) przypuszczenie, że pierwotna atmosfera i pierwotne środowisko miały radykalnie odmienny charakter niż obecnie;

(3) hipoteza, wedle której pierwsze organizmy były heterotrofami;

(4) dane biochemiczne, świadczące, że wszystkie istoty żywe zbudowane są z tych samych, stosunkowo nielicznych cząsteczek — 20 rodzajów aminokwasów, 4 rodzaje nukleotydów itd.;

(5) eksperymentalne próby otrzymywania substancji biologicznie istotnych drogą abiogenną w warunkach imitujących przypuszczalną pierwotną ziemską atmosferę i hydrosferę;

(6) dane kosmochemiczne, zgodnie z którymi pierwiastki chemiczne, będące podstawowymi składnikami układów żywych, należą akurat do pierwiastków najbardziej rozpowszechnionych w kosmosie;

(7) dane paleobiochemiczne (Tabela), tzn. ślady pierwszych istot żywych lub ślady ich działalności.

 

Idea ewolucji chemicznej uzyskała bogate i wielostronne wsparcie empiryczne. Trudno oczywiście mówić o bezpośrednim potwierdzeniu pierwszej przesłanki, ponieważ ma ona charakter filozoficzny. Jednakże geologiczne badania nad kształtowaniem się skorupy ziemskiej i pierwotnej atmosfery oraz planetologia porównawcza dostarczyły wsparcia dla przesłanki drugiej. Podobnie — w przypadku trzeciej. Co do przesłanki czwartej, to dane biochemii ewolucyjnej przemawiały zdecydowanie za hipotezą wspólnego przodka wszystkich współczesnych organizmów. Z kolei wyniki licznych eksperymentów modelowych

dostarczyły dowodu na możliwość powstawania substancji biologicznie istotnych na drodze abiotycznej w warunkach domniemanej pierwotnej atmosfery. Istotny był fakt, że w owych eksperymentach spośród wielu teoretycznie możliwych typów związków chemicznych uzyskiwano akurat te, które wchodzą w skład istot żywych. I wreszcie za empiryczne świadectwo na rzecz idei ewolucji chemicznej uznano znajdowane coraz liczniej szczątki prymitywnych organizmów.

 

Rezultatem badań w tym zakresie było ogłoszenie w ciągu ostatniego ćwierćwiecza ponad stu w miarę całościowych teorii biogenezy. Teorie te z metodologicznego punktu widzenia można by podzielić na dwie grupy. Pierwsza z nich to teorie jakościowe, zbliżone do klasycznych teorii ewolucji biologicznej; ich autorzy przyjmują za punkt wyjścia hipotezy co do warunków pierwotnego środowiska i na tej podstawie próbują skonstruować scenariusz ewolucji prebiotycznej. Druga grupa, to teorie ilościowe, bardziej zbliżone do teorii fizycznych; ich autorzy starają się przede wszystkim odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób materia może się sama organizować. W przypadku tej teorii związek z ustaleniami na temat pierwotnego środowiska jest wprawdzie luźniejszy, ale jednak istnieje, tym bardziej, że także na gruncie tych teorii dochodzi z reguły do sformułowania hipotetycznego scenariusza zdarzeń.

 

Teoria samoorganizacji materii przedbiologicznej

Weźmy najbardziej charakterystyczny przykład teorii drugiej grupy, a mianowicie sformułowaną przez Manfreda Eigena teorię samoorganizacji makrocząsteczek przedbiologicznych. Otóż wyniki teoretycznych rozważań nad samoorganizacją materii powiązane w niej zostały z klasycznym scenariuszem ewolucji chemicznej: pierwsze stadium ewolucji prebiotycznej w myśl tej koncepcji powinno było przebiegać w fazie gazowej, tzn. w prymitywnej atmosferze, drugie zaś w wodzie, a konkretnie w oceanie pełnym substancji organicznych, czyli w prymitywnym bulionie.

Czy rzeczywiście jednak taka sekwencja reakcji — od monomerów związków organicznych do protokomórek — mogła przebiegać w oceanie? Otóż krytycy twierdzą, że nie. Jest to, ich zdaniem, niemożliwe z termodynamicznego punktu widzenia, gdyż procesy destrukcyjne powinny w tych warunkach przeważać nad procesami prowadzącymi do powstawania coraz to bardziej skomplikowanych struktur molekularnych i nadmolekularnych. Druga obiekcja głosi, że brak jest geologicznych świadectw istnienia prymitywnego bulionu. Jeśli nawet taki bulion kiedykolwiek istniał — powiadają krytycy — to co najwyżej przez krótki okres czasu, o wiele za krótki do tego, aby ewolucja chemiczna mogła przejść przez wszystkie postulowane stadia.

Włodzimierz Ługowski