Uppruni lífs

Upprunakenningar um líf á Jörðinni eru vísindakenningar sem leitast við útskýra hvernig líf kviknaði í árdaga og myndaði að lokum síðasta sameiginlega áa alls núverandi lífs á Jörðinni. Hér er því um að ræða náttúruvísindalega rannsókn á því hvernig lífverur á Jörðinni spruttu upp frá lífvana efni. Allar lifandi verur samanstanda af prótíni, en allt prótín samanstendur af amínósýrum („byggingarefni lífsins“) sem hafa raðað sér upp. Amínósýrur finnast náttúrulega vegna efnabreytinga sem tengjast ekki lífi og kjarnasýrur sjá um uppbyggingu þessara prótína, þannig að spurningin um það hvernig lífið varð fjallar virkilega um það hvernig fyrstu kjarnasýrurnar urðu til.

Hugmyndin um sjálfskviknun lífs hefur verið í gildi upp að 19. öld, en hún fjallar um það að það sé daglegt brauð að líf spretti upp frá lífvana efni (eins og að maðkar verði til í rotnandi kjöti). Sú kenning er afsönnuð og talin úrelt núna.

Saga upprunakenninga í lífvísindum.

Uppruni lífvera hefur ugglaust verið mannskepnunni hugleikinn allt frá fyrstu tíð, enda hafa flest trúarbrögð, auk náttúruvísinda og ýmissa heimspekistefna, glímt við þessa snúnu ráðgátu. Hér verður stiklað á stóru yfir helstu upprunakenningar í sögu lífvísindanna.

Sjálfkviknun.

Sjálfkviknunarkenningin er venjulega rakin til Anaxímandrosar frá Míletos sem uppi var á 6. öld f.o.t., en sú útgáfa hennar sem mest var stuðst við á miðöldum, og raunar allt fram á 19. öld var tekin saman af Aristótelesi á 4. öld f.o.t. og kemur einna skýrast fram í 5. bók "Rannsókna á dýrum". Kenningnin, sem raunar stangast nokkuð á við hugmyndir Aristótelesar um sálina ("psykke") og hvernig hún berst milli kynslóða við æxlun, var í grófum dráttum á þá leið að auk æxlunar geti bæði plöntur og dýr fjölgað sér með sjálfkviknun á óútskýrðan hátt. Seinni tíma hugsuðir settu svo fram kenningar á þá lund að allir hlutir, jafnt dauðir sem lifandi, innihéldu "lífsandann". Þegar aðstæður urðu hagstæðar hvað varðar hlutföll frumefnanna fimm kviknaði líf og fullmótuð lífvera varð til í einu vetfangi. Kenningin var álitin útskýra fyrirbrigði eins og tilurð froska í regnblautum aur og möðkun kjöts og mjöls.

Á 17. öld fóru að koma fram brestir í sjálfkviknunarkenningunni. Rannsóknir Williams Harvey og fleiri lækna og líffærafræðinga gáfu til kynna að öll dýr, jafnt smá sem stór, kæmu úr eggi ("omne vivum ex ovo") og Francesco Redi sýndi fram á það á sannfærandi hátt að kjöt maðkar ekki ef flugum er haldið frá því. Sjálfkviknunarsinnum óx þó ásmegin þegar Antonie van Leeuwenhoek uppgötvaði örverur skömmu síðar og var það viðtekinn sannleikur í vísindaakademíunum í London og París á 18. öld að bakteríur og aðrar örverur verði til fyrir sjálfkviknun þrátt fyrir að „æðri lífverur“ eigi sér alltaf áa. Ekki voru þó allir sáttir við þennan vísdóm. Lazzaro Spallanzani við háskólann í Pavia framkvæmdi umfangsmiklar tilraunir með hitun örvera í næringarríku seyði og taldi sig hafa sýnt fram á að örverur þyrftu að berast í seyðið, til dæmis með lofti, til að vöxtur gæti átt sér stað, en það var ekki fyrr en Louis Pasteur endurbætti og endurtók tilraunir Spallanzanis 1859 sem sjálfkviknunarkenningin þótti endanlega hrakin.

Súpukenningin.

Eftir að Pasteur, Tyndall og fleiri höfðu endanlega hrakið sjálfkviknunarkenninguna og ljóst var að allar lífverur hljóta að eiga sér áa, stóð eftir ósvöruð spurningin um hvernig fyrsta lífveran, ái allra núlifandi lífvera, varð til. Darwin var einn þeirra sem veltu þessarri spurningu fyrir sér. Í bréfi til grasafræðingsins Joseph Hooker skrifar hann:

Þessar óformlegu vangaveltur Darwins eru glettilega keimlíkar hugmyndum sem fram komu all löngu síðar, eiga grunn sinn í rannsóknum annars vegar rússneska lífefnafræðingsins Aleksandr Oparin og hins vegar enska erfðafræðingsins J. B. S. Haldane, og ganga gjarnan undir samheitinu „súpukenningin“ (e. "Primordial Soup Theory").

Í bók Oparins um uppruna lífsins sem fyrst kom út á rússnesku 1924 bendir hann á að súrefni andrúmsloftsins kemur í veg fyrir myndun ýmissa þeirra lífrænu efna sem ætla má að til staðar þurfi að vera svo líf geti myndast. Aðstæður hafi, hins vegar, verið allt aðrar í árdaga. Hann leggur til að einhvers konar ýrulausn lífrænna efna hafi myndast við loftfirrtar aðstæður fyrir tilstilli sólarljóss. Í ýrunum hafi átt sér stað frumstæð efnaskipti og þær hafi „vaxið“ og „fjölgað sér“ með því að renna saman og sundur. Haldane birti á svipuðum tíma hugleiðingar þess efnis að í hafinu hafi í árdaga myndast „heit, þunn súpa“ sameinda sem gátu eftirmyndast, en það leiddi af sér myndun fyrstu lífveranna. Nokkuð víst er að þeir Oparin og Haldane hafa ekki vitað af verkum hvor annars á þessum árum, enda eru kenningar þeirra ólíkar í ýmsum grundvallaratriðum þó þær eigi það sameiginlegt að telja upphaf lífsins hafa orðið úr ólífrænu efni í sjó eða vatni. Helst ber í því sambandi að nefna að tilgáta Oparins gerir ráð fyrir að hæfileikinn til efnaskipta myndist á undan hæfileikanum til eftirmyndunar, en hjá Haldane er þetta öfugt. Þetta eru því snemmbær dæmi um það sem nefnt hefur verið "eftirmyndunarkenningar" annars vegar og "efnaskiptakenningar" hins vegar. Það voru svo Stanley Miller og Harold Urey sem sýndu fram á myndun ýmissa lífrænna efna, þar á meðal amínósýra úr ólífrænu efni við afoxandi aðstæður líkt og álitið er að hafi verið til staðar á Jörðinni í árdaga.