Evolučná abiogenéza

Podmienky na Zemi

Planéta Zem bola od svojho vzniku až po obdobie pred približne 3,8 miliardami rokov pre vznik života nehostinným prostredím. Na jej povrchu panovali vysoké teploty, ktoré organické zlúčeniny neznášajú, bola vystavená intenzívnemu ionizujúcemu žiareniu a bombardovaná veľkými objektami z vesmíru. Pred približne 3,8 miliardami rokov začali byť podmienky priaznivejšie, hoci stále značne odlišné od dnešných. Hlavným rozdielom bola neprítomnosť vzdušného kyslíka (O₂), prípadne jeho prítomnosť iba v stopových množstvách. V takých podmienkach mohli na Zemi vznikať organické látky a zlúčeniny aj bez pomoci živých organizmov (tento proces sa nazýva abiotická syntéza). Pokusmi to prvýkrát potvrdil Stanley Miller v roku 1953, keď sa mu pomocou elektrických výbojov podarilo vytvoriť z vody, metánu a amoniaku množstvo organických látok (aminokyseliny, cukry ale aj ypurín a pyrimidíny - zložky RNA a DNA). Syntézu týchto látok úspešne potvrdili aj iné laboratóriá v rôzne modifikovaných podmienkach. 
Organické zlúčeniny však nemuseli nevyhnutne vzniknúť na Zemi, mohli byť dopravené na Zem aj meteoritmi z kozmu. Ich prítomnosť bola potvrdená práve v meteoritoch (napr. meteorit Murchison, ktorý dopadol v roku 1969 v Austrálii a bol analyzovaný hneď po dopade, obsahoval veľké množstvo aminokyselín), ale aj v atmosfére Jupitera a Saturnu, či v hviezdnom prachu.

Kedy vznikol život

Planéta Zem je stará približne 5 miliárd rokov. Samotný vznik života sa pravdepodobne neodohral skôr ako pred 3,8 miliardami rokov, pričom najstaršie známe skameneliny živých organizmov sa našli vo vrstvách starých 3,5 miliardy rokov. Ak však prvotné organizmy boli hypertermofilné (žijúce pri teplotách 80 až 110 °C), život mohol teoreticky vzniknúť oveľa skôr.

Ako vznikol život

Existuje viacero teórií pokúšajúcich sa vysvetliť vznik života. Sú založené na laboratórnom výskume chemických vlastností pre život významných chemických látok v podmienkach viac-menej podobných podmienkam v ranom štádiu vývinu planéty Zem. Najrozšírenejší názor v súčasnosti je, že prvé živé organizmy vznikli hlboko v oceáne v okolí tektonických komínov chrliacich horúcu vodu bohatú na minerály. (Názor, že život nevznikol na Zemi, ale bol na Zem prenesený napríklad prostredníctvom meteoritov, v skutočnosti otázku vzniku života nerieši, len odsúva riešenie mimo našu planétu.)

Svet RNA

Prvými molekulami tvoriacimi vlastné kópie (replikácia) boli pravdepodobne krátke úseky RNA, pričom správnemu usporiadaniu jednotlivých báz do krátkych úsekov RNA mohol napomôcť povrch niektorých hornín (napr. pyritu), ktorý mal katalytickú funkciu. Aby sa takýto systém mohol nazvať živým, musí byť schopný tvoriť vlastné kópie. Niektoré krátke vlákna RNA sa dokážu množiť bez pomoci bielkovín (samoreplikácia). Prvé vlákna schopné replikácie museli byť kratšie ako 100 báz a to z toho dôvodu, že tvorba kópií nebola dostatočne presná (mala presnosť max. asi 99%). Takéto systémy mohli podliehať evolúcii (chybami v prepise vznikali mutácie, ktoré zvyšovali rôznorodosť vlákien RNA, pričom prevládli tie, ktoré sa dokázali najefektívnejšie replikovať). Molekuly RNA sú jednovláknové, ale vlákno sa môže čiastočne spájať samo so sebou, čím vzniká komplikovaný systém slučiek. Ich priestorové usporiadanie je priamo závislé na poradí báz vo vlákne. Toto usporiadanie umožňuje mnohým RNA fungovať ako enzým ribozým. Vznik rôznych ribozýmov bol demonštrovaný urýchlenou evolúciou v experimentálnych podmienkach, keď z náhodne vybraných molekúl RNA vznikli ribozýmy schopné urýchľovať niektoré kroky tvorby svojich vlastných stavebných prvkov (syntézu nukleotidov).
Vznik biologických membrán bol v podstate samovoľný, ako preukázal Alexander Ivanovič Oparin (nazval ich koacerváty). Pri vzniku života bola pravdepodobne kľúčová spolupráca krátkych úsekov RNA v obmedzenom priestore, akým mohli byť štruktúry podobné Oparinovým koacervátom, alebo skôr membránové slučky viazané na povrchu hornín. Hneď ako začala aktivita RNA prispievať k rastu membrán, mohlo dôjsť k ich trvalému spojeniu a takýto systém by sa už mohol nazvať prvotným predchodcom bunky (protobiont).

Vlastnosti prvých organizmov

Prvé organizmy boli chemoautotrofné (t. j. nie heterotrofné ako predpokladal Oparin) a priamo záviseli od geologickej činnosti Zeme, ktorá im dodávala potrebnú energiu. Až vznik fotosyntézy znamenal zmenu, vďaka ktorej sa organizmy rozšírili po celej planéte.
Problémom pri skúmaní vzniku života je, že tento proces nie je možné priamo pozorovať, chýbajú viaceré známe detaily o vtedajších podmienkach a zatiaľ nie je úplne objasnené ani fungovanie súčasných buniek.