Počátky života

Poslední video jsme ukončili v období hadaikum. Jméno vychází z řeckého Hades čili podsvětí. Hades se také jmenoval bůh, který vládl v starořeckém podsvětí. Byl to Diův nejstarší bratr. To jméno je vhodně vybrané, přestože starořecká představa podsvětí se úplně neshoduje s moderním obrazem pekla. Ale bylo to pekelné prostředí, láva tekla všude a na Zemi dopadala tělesa z vesmíru. Má se za to, že v té době byl život absolutně nemožný. A komplikovalo se to, přestože Země se začala trochu ochlazovat, zemská kůra trochu utuhla a srážky s vesmírnými tělesy byly méně časté. Když se přesuneme o několik 100 milionů let od nárazu They do Země, vzniku Měsíce, tak nastává tzv. ‚pozdní velké bombardování‘. A nyní panuje shoda, že život, ať už vznikl jakkoli, by během pozdního velkého bombardování musel zaniknout, protože to bylo období, kdy do Země naráželo velmi intenzivně velké množství vesmírných objektů. Takže jakékoli primitivní replikující se organismy nebo molekuly by musely vymřít, pokud by předtím existovaly. Nebudu teď rozebírat fyziku tohoto bombardování. Věříme, že to, co se stalo, souvisí s Uranem a Neptunem. Tady nakreslím Slunce. Toto je Slunce. A kolem se nachází pás asteroidů. Zde je vnější prostor za oběžnými drahami kamenných planet. Oběžné dráhy Uranu a Neptunu jsou vně. Došlo k tomu, že asteroidy z toho pásu se působením gravitace pohybovaly dovnitř a narážely do planet před pásem, tedy i do Země. A také do Měsíce. Na Měsíci je to zřetelně vidět. Měsíc totiž nemá atmosféru, která by uhladila krátery. Věříme, že teprve po pozdním bombardování byly na Zemi podmínky pro život. Odhaduje se, že život vznikl před 3,8 až 4 miliardami let. Připomínám, že G znamená Giga, tedy miliarda. Když hovoříme o životě v tomto období, tak se nejedná o veverky nebo pandy. Bavíme se o velice jednoduchých formách života. Prokaryotách. Vysvětlím vám nejdřív pár pojmů. Bavíme se tedy o prokaryotních organismech. Ukážu vám, jak se liší od organismů eukaryotních. Prokaryota jsou téměř výhradně jednobuněčné organismy. Nemají buněčné jádro ani jiné membránové organely, tak říkáme různým částem buňky, které plní různé funkce, jako třeba mitochondrie. Prokaryotní DNA tedy volně plave v buňce. Tady nakreslím DNA. Prostě jen tak volně plave. Prokaryota znamená před-jaderné neboli před-nukleární. Eukaryota má jádro, ve kterém je všechna jejich DNA. Toto je jaderná membrána a uvnitř je DNA. Mají také další membránové organely, mitochondrie jsou asi ty nejznámější. V dalších videích se o tom dozvíme víc. Má se za to, že to jsou vlastně prokaryotní organismy, které se dostaly do membrány jiných buněk a uvízly, a staly se tak symbionty. O tom teď ale nechci mluvit. V tom období hovoříme jen o prokaryotních organismech. Zachovaly se nám dodnes, například bakterie a archea. Pro představu: Tento graf znázorňuje naše současné poznatky o vývoji života. V tomto bodě stromu je nějaký společný předek prokaryot i eukaryot. Prokaryota jsou tyto, bakterie a archea, tady jsou eukaryota. A první formou života mohly být jakési molekuly schopné se replikovat, možná později s více organizovanými membránami. Mohlo to být DNA a RNA, které možná bylo kanálem pro předávání informací dál. Stále se diskutuje o tom, jak vlastně první život vypadal či dokonce, jak bychom ho měli definovat. Tento model je založen na znalosti stavby a složení molekul DNA dnešních organismů. Máme tady jednoho předka a pak Archea a eukaryota mají společného předka, bakterie ale mají jiného. O tom budeme mluvit později. Toto je ukázka bakterie Escherichia coli. Jen na ukázku, že prokaryota může vypadat různě. Prvotní formy života byly nejspíš anaerobní, Tedy nepotřebovaly k životu kyslík, pro většinu z nich byl dokonce jedovatý. a asi ani nefotosyntetizovaly, nejspíš získávaly energii jinou cestou. Byla to nejspíš chemická cesta vzhledem k extrémním podmínkám, ve kterých žily. Pojďme k hlavním událostem odehrávajícím se v dlouhých časových horizontech. Uvědomte si, teď tady úplně v klidu říkám: „Před 4,6 až 3,8 miliardami let.“ A to je 800 milionů let. Tráva existuje jenom 50 milionů let a tohle je 800 milionů let! Lidé a šimpanzi se vyvinuli teprve před 5 miliony let, tohle je 800 milionů! Události starověku se odehrály teprve před 2500 lety. Pokud to vynásobíte 1 000, tak dostanete 2,5 milionu let. A toto je 800 milionů let. Jsou to extrémně dlouhá období. A proto se jim říká eony. Eon trvá 5 milionů až 1 miliardu let. Hranice mezi hadaikem a archaikem je trochu nezřetelná. Většinou se mluví o období před 3,8 miliardami let. Asi tehdy vznikaly nejstarší horniny. Horniny z tohoto období existují dodnes. Máme tedy dva momenty: nejstarší dochované horniny a přibližně období vzniku prvního života. Nacházíme se v archaiku. A možná si říkáte: „Třeba už je teď na Zemi příjemněji.“ Ale není. V prostředí se nachází stále nepatrně kyslíku. Kdybyste se ocitli na Zemi v tomto období, viděli byste asi takovou červenou oblohu, v atmosféře dusík, metan a oxid uhličitý. Neměli byste co dýchat, stále by probíhala mohutná vulkanická činnost. Na tomto obrázku jsou stromatolity. Vytváří je bakterie z částic sedimentů, takže postupem času tyto útvary rostou. Podle mě nejdůležitější událost archaika se stala asi před 3,5 miliardami let. Prokaryota, speciálně bakterie, vyvinuly schopnost využívat sluneční energii. Jinými slovy fotosyntetizovat. A to nejvíce fascinující na tom je to, kromě toho, že dokázali využít energii přímo ze slunečního záření, že vedlejší produkt toho jevu byl kyslík. Začali vyrábět kyslík. Na začátku se kyslík… Přestože ho tato modro-zelená bakterie vyráběla, na začátku se do atmosféry nedostal, kvůli železu rozpuštěnému v oceánech. Aby to bylo jasné: veškerý život byl pouze ve vodě ještě miliardy let poté. Neexistovala žádná ozonová vrstva. Škodlivé záření dopadalo na zemský povrch, takže byl absolutně neobyvatelný. Takže vše žilo v oceánech. První vyprodukovaný kyslík se nedostal do atmosféry, ale slučoval se s železem rozpuštěným v oceánech. Vůbec neměl šanci se dostat do atmosféry. A když se přesuneme do pozdějšího období, tak se velké množství železa ve vodě zoxidovalo, a pak teprve mohl kyslík unikat do atmosféry, kde způsobil pohromu, především pro anaerobní život, který až dosud existoval. Pro ně to byla katastrofa, ale z našeho pohledu to byla nezbytná věc. Pro nás to bylo štěstí, že tato bakterie začala vyrábět spoustu kyslíku zoxidovala všechno železo a následně vypustila do atmosféry spoustu kyslíku a zabila tím všechny tyto anaerobní bakterie. A můžeme se objevit my, organismy dýchající kyslík, ale to ještě chvíli potrvá. Uběhlo ještě několik miliard let, než se život vydrápal na souš. Uvidíme se v dalším videu.