Kronika Vesmíru (17) – První prokaryota, metanogeny a strom života

V dílu 16 šlo o hypotézu vzniku života: RNA svět, minerály. Teď první skutečné organismy, které z těch systémů vzešly – a strom života, který z nich vyrostl.

Buňky bez jádra

Nejstarší známé formy života byly prokaryota – jednoduché buňky bez buněčného jádra. Patřily mezi ně bakterie a archea (dříve archebakterie). Mikroskopické, jednobuněčné, extrémně odolné.

Žily v prostředí, které by pro dnešní většinu organismů bylo smrtelné: extrémně horká voda u hydrotermálních průduchů, vysoce kyselé nebo zásadité podmínky, absence kyslíku.

Metanogeny

Jedny z nejstarších organismů té doby byly metanogeny (archea, které produkují metan). Živily se vodíkem a oxidem uhličitým a jako odpad produkovaly metan (CH₄).

Dokázaly přežít v naprosto anoxickém prostředí (bez kyslíku). Pomáhaly regulovat složení rané atmosféry. Patří mezi nejstarší větve stromu života.

Stromatolity v Shark Bay

Nejstarší viditelné stopy života tvoří stromatolity – vrstvené vápencové útvary budované komunitami mikrobů (viz díl 14). Dodnes rostou v extrémních prostředích (např. Shark Bay v Austrálii). Jsou důkazem, že prokaryota dokázala kolonizovat celé oceány už před miliardami let.

Horizontální přenos genů

Na rozdíl od větších organismů si bakterie a archea půjčují geny navzájem – horizontální přenos genů (HGT). Díky tomu se rychle šíří užitečné vlastnosti (odolnost vůči antibiotikům, nové metabolické dráhy). Raný strom života proto nevypadal jako jednoduchý strom, ale spíš jako síť.

LUCA a tři domény

Všechny organismy, které dnes žijí na Zemi (bakterie, archea i eukaryota), mají společného předka – LUCA (Last Universal Common Ancestor).

Podle současných poznatků LUCA žil přibližně před 4,0 až 3,5 miliardami let. Byl to už poměrně složitý prokaryotický organismus: buněčná membrána, základní metabolizmus, mechanismus přenosu genetické informace (RNA/DNA), ribozomy pro tvorbu bílkovin.

Z LUCA se brzy rozdělily tři hlavní domény života:

1. Bakterie
2. Archea (mezi které patří i metanogeny)
3. Eukarya (později se z nich vyvinou všechny složitější organismy včetně nás)

Anaerobní, chemotrofní, pomalí

První život byl výhradně anaerobní (nevyužíval kyslík), většinou chemotrofní (energii bral z chemických reakcí, nikoliv ze slunce), extrémofilní (miloval extrémní podmínky) a velmi pomalý. Doba generace se mohla počítat na dny až týdny.

Přesto dokázal během stovek milionů let kolonizovat téměř všechna dostupná prostředí na Zemi – od hlubin oceánů přes horké průduchy až po mělké pobřežní oblasti.

Z jednoduchých sebe-replikujících se molekul se stal systém, který dokázal získávat energii, rozmnožovat se, přizpůsobovat se prostředí a postupně měnit planetu. To vyvrcholí až Velkou oxidační událostí v dílu 19. V tomhle období se život na Zemi pevně usadil.

V dalším díle největší metabolická revoluce raného života: oxygenní fotosyntéza cyanobakterií.