Náttúrufræðingurinn - 2003, Blaðsíða 69

Guðmundur Eggertsson
Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
UPPRUNI lífs
Fyrstu skrefin
egar Louis Pasteur tókst um
1860 að sannfæra allflesta vís-
indamenn um að líf kviknar
ekki sjálfkrafa var enn ósvarað
spurningunni um uppruna þeirra
lífvera sem byggt hafa jörðina (Fry
2000, Guðmundur Eggertsson 2000).
Fyrir þá sem ekki trúðu á guðlega
sköpun lífsins var ekki nema um
tvennt að ræða: Annað hvort hafði líf
kviknað á jörðinni úr lífvana efni í
árdaga eða það hafði borist þangað
utan úr geimnum. Flestir telja nú
mun líklegra að líf hafi kviknað hér á
jörð og verður gert ráð fyrir því í
þessari grein. Rétt er þó að hafa í
huga að talið er mögulegt að lifandi
örverur geti borist á milli hnatta í
sólkerfi, t.d. frá Mars til jarðar, en
afar ólíklegt er að þær geti borist á
milli sólkerfa.
Hvemig sem lífið hefur kviknað á
fmmjörð verður að ætla að það hafi
orðið til stig af stigi úr lífvana efni.
Jafnvel hin fyrsta og fmmstæðasta
lífvera hlýtur að hafa verið það
margbrotin að útilokað er að hún
hafi komið fram alsköpuð einn góð-
an veðurdag. Vísindamenn sem vilja
skýra uppmna lífs þurfa því að setja
fram kenningar eða tilgátur þar sem
helstu skref frá dauðu efni til lífveru
em rakin eitt af öðm. Þessi skref
hljóta að vera allmörg. Ef kenning
um uppmna lífs á að vera sannfær-
andi þarf að vera hægt að færa rök
fyrir því að skrefin sem í henni em
fólgin séu efnafræðilega möguleg og
helst sennileg við þau skilyði sem
talið er að hafi ríkt á jörðinni um það
bil sem líf kviknaði. Það er því afar
mikilvægt að vita sem gleggst hver
þau skilyrði voru. Einnig skiptir
miklu máli að skilja sem best megin-
atriðin í skipulagi nútímafmmu, en
það var ekki fyrr en á 6. og 7. áratug
20. aldar að þau urðu þekkt að
gagni. Spyrja má hvort út frá þekk-
ingu á þessu skipulagi megi fikra sig
tilbaka til skilnings á hinni fyrstu
fmmu.
Mjög mikið hefur verið skrifað
um uppmna lífs á síðustu áratugum
enda hefur fjöldi vísindamanna unn-
ið að rannsóknum sem miða að því
að varpa Ijósi á fyrstu skref lífsins á
jörðinni. Þessi mikla viðleitni hefur
leitt ýmislegt áhugavert í ljós varð-
andi myndun lífrænna efna við skil-
yrði sem gætu hafa ríkt á jörðinni í
árdaga, og allmargir hafa spreytt sig
á því að setja fram kenningar eða til-
gátur um uppmna lífs. Samt er eins
og aukin þekking hafi öðm fremur
fært okkur heim sanninn um það
hve vandasamt er að skýra uppmna
lífsins og hve langt er enn frá því að
það hafi tekist.
í þessari grein verður sagt frá
nokkmm kennmgum um uppmna
lífs, en fyrst verður greint í stuttu
máli frá helstu einkennum þess lífs
sem við þekkjum, aldri þess og lík-
legum skilyrðum á jörðinni við til-
urð þess.
LÍFIÐ EINS OG VIÐ
ÞEKKJUM ÞAÐ
Allar lífvemr jarðar em gerðar úr
fmmum og allar fmmur em í veiga-
miklum atriðum sömu gerðar. Þær
hafa allar kjarnsýmna DNA sem
erfðaefni og starfseiningar hennar,
genin, em í þeim öllum umritaðar
yfir í kjarnsýmna RNA, sem síðan er
oftast notuð sem mót við smíð
prótína. Prótínin em notuð til ótal
sérhæfðra starfa í frumunni. Þau
hvetja flest efnahvörf sem þar fara
fram, em notuð sem byggingarefni
frumuhluta og frumulíffæra, til
flutnings á efnum í gegnum himnur
o.s.frv. í fmmunni er því verkaskipt-
ing milli erfðaefnisins sem er eftir-
myndað af nákvæmni í hverri
fmmukynslóð, RNA-sameinda sem
flytja boð erfðaefnisins og gegna
fleiri hlutverkum við prótínsmíð, og
loks prótína sem em helstu starfs-
sameindir framunnar. Athyglisvert
er að prótínin em bráðnauðsynleg
jafnt fyrir myndun kjarnsýranna og
við eigin smíð. í prótínsmiðjum
frumunnar, ríbósómunum, virðist
það þó vera RNA sem hvetur teng-
ingu amínósýra í peptíðkeðjur
prótína. Það er því ljóst að báðar
þessar stórsameindir, kjarnsýmr og
prótín, em jafnómissandi fyrir lífver-
ur jarðar. Ekki er þó víst að svo hafi
verið frá upphafi.
I frumunni fer líka fram smíð
mikils fjölda smásameinda. Bygg-
ingareiningar kjarnsýra, prótína,
fjölsykra og fitusameinda eru þar
smíðaðar stig af stigi. Þar eru líka
starfræktir efnaferlar sem tengjast
orkuöflun og orkunýtingu. Orðið
efnaskipti er gjarnan notað sem
samheiti yfir öll þau efnahvörf sem
fram fara í efnasmiðju fmmunnar,
bæði til uppbyggingar og niðurbrots
lífrænna sameinda. Næstum því öll
þessi efnahvörf eru hvötuð af
prótínum (ensímum). Athyglisvert
er að mikilvægustu smásameindirn-
ar em svo til þær sömu í öllum líf-
vemm jarðar og sama máli gegnir
um mikilvægustu efnaferlana. Það
geta verið frávik í ferlunum en
skyldleikinn leynir sér ekki. I öllum
Náttúmfræðingurinn 71 (3-4), bls. 145-152, 2003 145