Co je život?

Je život záhadnou jednotou chemie, biologie a fyziky? Byl kosmos vyladěn tak, aby podporoval život, anebo jak prohlásil slavný britský fyzik Stephen Hawking „...je lidstvo pouhým chemickým povlakem na planetě střední velikosti...“? Přestože nemůžeme vyloučit, že se život v nějaké primitivní podobě objevuje i jinde ve Sluneční soustavě, pouze na Zemi se jedná o takřka všudypřítomný fenomén. V nejrůznějších formách jej najdeme na souši i v mořích, ve vzduchu a pod zemí, v termálních pramenech i na vrcholcích velehor, dokonce i uvnitř v nás. Na otázku po vzniku života se snaží odpovědět publikace: Pross, Addy: Co je život? Jak se chemie stává biologií. Nakladatelství Dokořán a Argo, 1. české vyd., 222 str., Praha 2020. ISBN 978-80-7363-963-1.

Zájem lidí o problematiku života a jeho původu lze vystopovat téměř tři tisíce let do minulosti. Není náhodou, že hned úvodní slova Genesis, první knihy Starého zákona, líčí tuto výjimečnou událost. Kdy se neživot změnil v život? Kde se to stalo? Co k tomu bylo potřeba? Co mají všechny živé formy společné? Existuje život mimo naši planetu? Máme hledat řešení těchto otázek v biologii, nebo spíše v chemii a fyzice, popřípadě někde úplně jinde? Historie zkoumání těchto vědecko-filozoficko-náboženských otázek je dlouhá a spletitá, ale moderní a seriózní vědecký dialog se začal vést až od počátků 20. století. Jednu z teorií vzniku života na mladé Zemi si pamatují někteří čtenáři ještě ze školních hodin biologie. Máme na mysli základní, leč nepotvrzený předpoklad, že život na Zemi povstal z abiotických počátků (prebiotických polévek) někdy po vzniku Sluneční soustavy. Teorie byla nezávisle na sobě prosazovaná ruským biochemikem Alexandrem I. Oparinem (teorie koacervátů) a britským genetikem a biologem J. B. D. Haldanem. S dalším rozvojem vědy se vynořily nejrůznější další teorie abiogeneze (např. panspermie, RNA světa, hydrotermálních systémů, živých jílů aj.). V současné době toho o podstatě života sice víme již hodně, ale řešení těch nejdůležitějších otázek, týkajících se vzniku živých bytostí a jejich vztahu k neživému, nám nadále uniká. (Přehled současných teorií vzniku života jsme přinesli ve článku https://www.3pol.cz/cz/rubriky/medicina-a-prirodoveda/1967-prehled-teorii-vzniku-zivota.)

Je vznik života nevyhnutelný?

Otázku vzniku života si již v roce 1934 položil rakouský fyzik, filozof i biolog Erwin Schrödinger v úvodu své knihy Co je život (vyslovené myšlenky také ovlivnily osudy objevitelů struktury DNA a měly tak podíl na vzniku moderní teoretické biologie): Jak lze události, jež se v prostoru a čase odehrávají v hranicích živého organismu, vysvětlit s přispěním fyziky a chemie? Předběžnou odpověď...bychom mohli shrnout následovně: Zjevná neschopnost dnešní chemie a fyziky objasnit tyto události není pražádným důvodem k pochybnostem, že se za pomoci těchto věd vysvětlit dají. Navzdory ohromným pokrokům, které se během uplynulých téměř sto let udály v molekulární biologii a dalších přírodních vědách, neumíme dodnes na tuto Schrödingerovu jednoduchou a přímočarou otázku nalézt odpověď: stále nechápeme, jak se život vztahuje k neživému světu a jak vznikl. V současnosti jednoznačně víme, že neexistuje žádná vitální síla a živé organismy jsou tvořeny totožnými „mrtvými“ molekulami jako neživá tělesa. Avšak to, jak spolu tyto molekuly v holistickém souboru interagují a nabývají nové vývojové kvality, paradoxně stále nevíme. Převládající názor, že život vznikl z neživota, vede k dalšímu problematickému dilematu: byl vznik života na Zemi neodvratný nebo nahodilý? Jinými slovy, jednalo se o nepravděpodobnou náhodu - bizarní událost, která by se téměř nepochybně nikdy neopakovala - nebo byl zrod života vzhledem k existujícím zákonům fyziky a chemie nevyhnutelný?

Proč vlastně život vznikl?

Problematika vzniku života má dvě zcela odlišné stránky - historickou a ahistorickou. Historický aspekt se snaží zodpovědět otázku jak: „Jak vznikl život?“. K tomu je potřeba rozluštit, jaké chemické procesy se na prebiotické Zemi skutečně odehrávaly, což vyžaduje sledovat krok za krokem konkrétní chemické cesty, které vedou od neživých materiálů k nejjednoduššímu životu. Mezi klíčové patří například problémy jako z jakých hlavních molekulárních kamenů sestával raný život, jaké převládaly reakční podmínky a jaké byly mezikroky na dlouhé evoluční cestě od těchto základních kamenů k jednoduchému životu. Ahistorický aspekt řeší obecnější otázku proč - proč by měla jakákoli neživá hmota bez ohledu na svojí strukturální identitu pokračovat v zesložiťování biologickým směrem a nakonec dospět k nějaké primitivní formě života. Šlo by tento proces alespoň v principu vyvolat v různých kategoriích materiálů? A které z nich jsou náchylné stát se živými? Jaké fyzikálně-chemické technologie mohou přimět anorganické látky stát se komplexními sloučeninami a dát vzniknout jednoduchým podobám života? S definitivní odpovědí na všechny tyto problémy dosud nikdo nepřišel, ale možná je to i tím, že si neklademe ty správné otázky.

První vydání knihy v českém jazyce

Další a potenciálně zásadní střípek do této složité mozaiky největšího tajemství přírodních věd přidal ve své publikaci Co je život? australsko-izraelský chemik a profesor teoretické organické chemie na Univerzitě Bena Guriona v Negevu Addy Pross (1945). Je autorem více než stovky odborných prací, zaměřených především na chemickou reaktivitu a hledání spojnice mezi chemií a biologií, protože řada biologických jevů vychází z chemických a fyzikálních principů. Ve světové chemické komunitě je znám široce užívaným Prossově-Shaikovým modelem chemické reaktivity a konceptem modelu dynamicko-kinetické stability, která ­- ačkoliv je ve zdánlivém rozporu s fyzikálními termodynamickými zákony - je zatím nejslibnějším východiskem k řešení otázek vzniku života. První vydání knihy v českém jazyce v překladu Pavla Pecháčka z anglického originálu What is Life? How Chemistry becomes Biology (2012), nyní připravilo s podtitulem Jak se chemie stává biologií pražské nakladatelství Dokořán ve své oblíbené edici aliter (svazek 72).

Obsah knížky

Zajímavý a srozumitelně napsaný text autor rozdělil do osmi kapitol (Živí tvorové jsou hrozně zvláštní, Hledání teorie života, Porozumět „porozumění“, Stabilita a nestabilita, Zapeklitý původ otázky života, Biologie a krize identity, Biologie je chemie, Co je život), doplněných poznámkami, seznamem použité literatury a rejstříkem. Předkládá v nich nejen historii objevování a rozvíjení myšlenek a principů, jimiž se řídí přírodní procesy včetně fenoménu života, ale především několik nových poznatků, spojených se vznikem, existencí a povahou všech živých bytostí. Vychází z dosti smělého předpokladu, že biologie se zakládá na chemii, která se před zhruba 4 miliardami let stala biologií. Pomocí nové průkopnické oblasti chemie, kterou formuje zejména skupina kolem německého chemika prof. Dr. Güntera von Kiedrowskiho a nazývá jí systémovou chemií (studuje souvztažnosti interreagujících molekul, které vytvářejí nové vlastnosti a funkce ze souboru molekulárních složek na různých hierarchických úrovních), můžeme stávající propast mezi chemií a biologií překonat tak, že ústřední biologické paradigma – darwinismus – je pouze biologickým projevem širšího fyzikálně-chemického popisu přírodních sil. Tato snaha spojit biologii s chemií se opírá o představu, že v přírodě existuje určitý druh stability, který byl dříve přehlížen, a zavádí pro něj nový termín dynamicko-kinetická stabilita. Současné teoretické výzkumy ukazují ještě na širší přístup, podle kterého kořeny biologie sahají hlouběji než k chemii a dosahují až k fyzice, matematice a dokonce i logice. Díky abiogenezi - výjimečnému procesu, jímž se život vyvinul z neživých počátků - spolu splývají biologie, chemie a fyzika a degradují otázku vzniku života na chemický problém. V epilogu publikace dochází autor k zajímavému závěru: původ života bychom neměli považovat za překvapivý a záhadný. Život není nějaká fyzikálně chemická zvláštnost nebo materiální záhada, nýbrž logicky předurčený fyzikálně-chemicko-matematický jev. Titul knihy by tak mohl klidně být Jak fyzika, matematika a logika umožnily chemii stát se biologií. Navzdory nedávným vědeckým poznatkům zůstává klíčová otázka abiogeneze nezodpovězena. Stále více začíná být zřejmé, že abiogeneze a biologická evoluce jsou ve skutečnosti jedním a týmž chemickým procesem. Ačkoliv nyní víme o podstatě života mnoho, k jeho „výrobě“ máme pořád daleko. Původ života byl a zůstává jednou z nejatraktivnějších výzev pro moderní vědu.