Vznik života - jak v té době vypadala atmosféra?

V prvotní atmosféře Země pravděpodobně byla především vodní pára, dále metan, oxid uhličitý, amoniak, dusík, vodík, helium, inertní plyny a tzv. kyselé dýmy. V atmosféře dochází vlivem slunečního záření k rychlým chemickým reakcím, proto v ní nemůže přetrvávat směsice plynů, které spolu reagují. Tomuto rovnovážnému mrtvému období v atmosféře se říká nebiologický ustálený stav. Předpokládá se, že v této době zemětřesení a sopečných výbuchů mohl při jedné reakci vzniknout vodík. Ten sice stále unikal do vesmíru (vodík je příliš lehký), ale dokázal udržet bezkyslíkatou atmosféru - reakcí s kyslíkem vytvářel vodní páry. Před čtyřmi miliardami lety ještě nebyl v atmosféře kyslík: jinak si nedokážeme vysvětlit, že vznikl život. Atmosféra s obsahem kyslíku by totiž rozkládala organické sloučeniny na jednodušší molekuly, a tak by život - vysoce organizovaná hmota - nemohl nikdy vzniknout. Po klesnutí teploty se zkondenzovala vodní pára a vznikly oceány. Nemáme příliš představu, jak prvotní "bakterie" vypadaly. Podle teorie bezkyslíkatého ovzduší pravděpodobně byly anaerobní, jenže dnešní anaerobní archebakterie nejsou to, co se považuje za prvotní formu života.

Tím však úloha atmosféry neskončila: má se za to, že první etapa slučování malých molekul ve větší molekuly se odehrála v atmosféře. Energii pro syntézu dodávalo sluneční záření a elektrické výboje (blesky). Je dokonce velmi možné, že jsme "potomci ovzduší": první velké organické molekuly vznikly reakcí methanu, vody, amoniaku a oxidu uhličitého. Z toho je jasné, že první organické kyseliny se snesly na zem z ovzduší.

Další etapa vzniku života pokračuje na povrchu Země, v prostředí, které bývá nazýváno chemická polévka. Nezbytný byl proces postupného slučování látek, aby se dosáhlo organických sloučenin takových, jak je známe z těl všech dnešních organismů. Zde úloha atmosféry pokračovala: k fůzi sloužily buď výboje blesků, nebo UV záření, projevy počasí. Chemická polévka se také vlivem slunečních paprsků postupně zahušťovala. K prvotní buňce však bylo ještě daleko: v zásadě se však považuje za pravděpodobné, že první prabuňky byly od okolí odděleny tak, jako se v oleji vytvářejí bubliny. Tyto "bubliny" mohly být od okolí izolovány povrchovým napětím.

Prvními organismy, které byly s atmosférou velmi silně spjaty, jsou sinice. Ty, ostatně jako každé jiné autotrofní organismy, využívají k produkci organických látek procesu zvaného fotosyntéza - do reakce vstupuje oxid uhličitý, voda a energie ze Slunce, výstupními produkty je glukóza a odpadní produkty - kyslík a voda. Navzdory obecnému povědomí sinice sice produkovaly kyslík, ten však brzy pohltily redukující anorganické látky (navázaly ho do svých sloučenin) a atmosféra byla stále prosta kyslíku.

Svoje názory na toto téma formuloval například Robert Garrels. Známé jsou také hypotézy Jamese Lovelocka, který si myslí, že když sinice spotřebovaly určité množství oxidu uhličitého, teplota se snížila (tzn. opačná situace, než skleníkový efekt). Podle něj se vytvořila populace heterotrofních, metanogenních bakterií, které ze spalovaných organických látek vytvářeli energii a mezi jejich odpadní produkty patřil oxid uhličitý a metan. Metan reagoval v atmosféře a oteploval zemi díky fotochemickému smogu. Až kyslík, který se na Zemi podle všeho objevil před 2,3 miliardami lety, methan z atmosféry odstranil, a tím ochladil Zemi podruhé. Ve výčtu dalších plynů praatmosféry uvedl Lovelock i oxid dusný, sirouhlík a metylchlorid - složky i současné atmosféry.

Současnost známe daleko lépe než minulost. Geologie a meteorologie v posledních letech stanovily koloběhy všech významných prvků a sloučenin v atmosféře, jako je kyslík, dusík, metan, oxid uhličitý, vodní páry, a mnoho dalších. Dnes již víme, že život má velmi silný vliv na atmosféru, stejně tak jako atmosféra má zásadní efekt na vznik, vývoj a podobu života.

Zdroje:
BALCAR, B. (1994): Tajemství života, Advent-Orion Praha, 284 s.
LOVELOCK, J. (1994): GAIA - živoucí planeta, Mladá fronta, Praha
Margulis, L. (2004}: Symbiotická planeta, Nový pohled na evoluci. ACADEMIA Praha, edice
Mistři vědy, 150 s.