Představa, že z jednoduchých molekul jako formaldehyd mohly vzniknout klíčové stavební kameny života, jako je ribóza, sahá až do roku 1861. Tehdy byla objevena tzv. formózní reakce, která měla vést k samovolnému vzniku cukrů. Tato teorie se stala jedním z pilířů chemických úvah o původu života.

Jenže výzkumníci ze Scripps Research Institute a Georgia Institute of Technology nyní přinášejí tvrdý zásah tomuto scénáři. V časopise Chem publikovali výsledky, které ukazují, že formózní reakce za realistických podmínek nevytváří lineární cukry – tedy ty, které jsou základem života, ale chaotické větvené struktury, zcela nevhodné pro tvorbu RNA.

Co je vlastně formózní reakce?

Formózní reakce je spontánní chemický proces, při kterém se molekuly formaldehydu samovolně spojují za vzniku složitějších cukrů. Teoreticky tak mohlo docházet k tvorbě ribózy a dalších životních stavebních prvků bez zásahu živých organismů. Jenže jak říká profesor Ramanarayanan Krishnamurthy, spoluautor studie:

„Je to velmi chaotická reakce – ribóza, pokud vůbec vznikne, je jen nepatrným zlomkem mezi tisíci jiných sloučenin.“

Experiment: pokus o kontrolu chaosu

Vědci se rozhodli prověřit, zda lze reakci zpomalit nebo usměrnit. Oproti klasickým extrémním podmínkám (vysoké pH 12–13 a teploty přes 60 °C) zvolili mírné prostředí, které by lépe odpovídalo rané Zemi: pokojová teplota a pH okolo 8.

Pomocí nukleární magnetické rezonance (NMR) sledovali reakci několik dní a analyzovali vzniklé látky. Výsledek? Stejně jako za drsnějších podmínek i tady dochází ke vzniku převážně větvených cukrů – tedy těch, které nejsou kompatibilní s RNA ani jinými základními biochemickými molekulami.

Zdroj: Shutterstock

Proč je to důležité?

Veškerý známý život stojí na lineárních cukrech – ribóze v RNA, deoxyribóze v DNA, nebo glukóze v metabolismu. Větvené cukry jsou z biologického hlediska nepoužitelné jako genetické stavebnice. Pokud tedy formózní reakce nedokáže vytvořit lineární molekuly, zpochybňuje to jeden z nejdéle přijímaných mechanismů vzniku života.

Profesor Charles Liotta, další z autorů, shrnuje:

„Naše data silně zpochybňují roli formózní reakce jako základu pro vznik lineárních cukrů na rané Zemi.“

Co to znamená pro výzkum života?

Výsledky studie neznamenají konec snah o vysvětlení původu života, ale podle autorů by měly přesměrovat pozornost vědců k jiným scénářům. Krishnamurthy k tomu dodává:

„Nesnažíme se tu něco definitivně uzavřít. Ale pokud chceme skutečně pochopit, jak mohly vzniknout cukry potřebné pro RNA, musíme hledat nové přístupy.“

Možné alternativy zahrnují např. katalýzu na minerálních površích, zásahy UV záření, nebo přítomnost jiných výchozích látek než formaldehydu.

Vedlejší efekt? Bioenergie

Zajímavý zvrat přináší zjištění, že větvené cukry, které tato reakce produkuje, by mohly být cenné v oblasti bioenergetiky. Jsou totiž žádoucí složkou pro tvorbu ekologických paliv, a jejich čistá výroba při mírných podmínkách by mohla najít uplatnění v průmyslu.

„I když jsme nevyřešili vznik života, možná jsme pomohli najít cestu k čistším palivům,“ uzavírá Krishnamurthy.