Narodziny życia na Ziemi

Doświadczenia laboratoryjne

Na Uniwersytecie w Chicago najpierw S.L. Miller (1953), potem Miller i Urey (1959) przeprowadzają doświadczenia laboratoryjne, aby dowiedzieć się, jakie substancje mogły powstać w pierwotnej atmosferze ziemi pod wpływem istniejących wówczas źródeł energii. Odkryli, że w mieszaninie metanu, pary wodnej i wodoru podczas wyładowania elektrycznego tworzyły się aldehydy, aminokwasy i kwasy karboksylowe. Sprzyjające warunki stwarzały także inne mieszaniny gazowe, pozbawione wolnego tlenu. Pewna ilość węgla, zawarta początkowo w metanie, weszła w skład czterech aminokwasów, będących jednostkami strukturalnymi obecnych białek.

Otwarto tym samym nowy front badań i rychło wkroczyli na niego uczeni ze wszystkich stron świata. Eksperymentowano z substancjami i źródłami energii innymi niż te wykorzystane przez Millera i Ureya. Szereg związków, innych niż metan, z powodzeniem pełniło rolę dostarczyciela węgla, różne były też zastosowane źródła energii: światło widzialne, promienie ultrafioletowe, promienie rentgenowskie, wysoka temperatura, wibracje ultradźwiękowe... Zaskakująca jest różnorodność syntetyzowanych związków organicznych: glicyna, alanina, seryna, walina i inne aminokwasy, a także pentozy, puryny, pirydyny, nukleotydy, kwasy, aldehydy itd.

W następnym etapie S.W. Fox i jego współpracownicy, podgrzewając mieszaninę aminokwasów, próbowali otrzymać makromolekuły typu białkowego. Otrzymali kopolimery znacząco podobne do białek naturalnych, jakkolwiek o niższym ciężarze molekularnym i mniejszej długości. Domysły na temat początków życia na Ziemi stały się źródłem wielu naukowych hipotez i prac badawczych. Uczeni, orędownicy teorii o powstaniu życia drogą ewolucji z materii nieożywionej, postawili hipotezę, że ewolucyjna transformacja prebiotyczna przebiegała w trzech etapach. W pierwszym okresie miały miejsce narodziny drobnych cząsteczek typu organicznego, synteza monomerów, jak aminokwasy, nukleotydy i cukry, przyszłe ogniwa łańcuchów polimerowych. W drugim etapie zachodziła synteza makromolekuł, przekształcenie owych monomerów w pierwsze łańcuchy białek, kwasów nukleinowych i polisacharydów w środowisku wodnym. Trzeci i ostatni etap obejmował odpowiednią integrację tych substancji organicznych pozbawionych życia, która doprowadziła do powstania żywych komórek.

Krytyka teorii

J. Morgan pisał: „«Sprawa początków życia okazała się bardziej skomplikowana niż to sobie wyobrażaliśmy» przyznaje sam Miller, który wykłada obecnie chemię na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego”. „Najnowsze odkrycia wskazują, że życie powstało w warunkach znacznie mniej sprzyjających niż te z alembiku Millera; pierwotna atmosfera mogła nie zawierać metanu ani amoniaku, jak zakładał Miller”. „W miarę jak stary paradygmat coraz bardziej chwiał się w posadach, jego miejsce zajmowały inne teorie – budowane od nowa lub nawiązujące do tych wcześniejszych”. „Przez ostatnie dziesięć lat narosło wiele wątpliwości wokół hipotezy Urey’a i Millera dotyczącej pierwotnej atmosfery”. Jak wykazały liczne eksperymenty „podstawowymi składnikami atmosfery były dwutlenek węgla i azot, uwolnione przez wulkany. Taka atmosfera nie sprzyjała zbytnio syntezie aminokwasów i innych pierwiastków życia”.