Student World

Americký biolog Stuart Kauffman se nedomnívá, že by prvními replikátory musely být jíly nebo nukleová kyselina. Kauffman přichází s představou sítí autokatalytických agentů, tedy systémů, ve kterých každá látka vzniká katalytickou činností jiné látky. Jak by taková síť mohla konkrétně vypadat?

S tím, jak v reakční směsi stoupá množství molekul, roste podle Kauffmana ještě mnohem rychleji počet reakcí, které tyto mohou katalyzovat. V určité chvíli se pak v systému vyskytne katalyzátor pro syntézu každé z přítomných látek z jejích menších fragmentů. Od té chvíle se celá síť (hypercyklus) začne jako celek replikovat, i když nebude obsahovat nic na způsob DNA – tedy látku, přímo kolem které/podle vzoru které by se tvořily její vlastní kopie.
Autokatalytické sítě budou podle Kauffmana tvořeny především proteiny (nicméně samozřejmě existují i autokatalytické systémy založené pouze na nukleových kyselinách a ne na proteinech). Dokonce byly již objeveny i proteiny přímo katalyzující svoji vlastní syntézu, byť ne z monomerů, ale z menších řetězců.
To může být inspirací i pro teorie o RNA světě; autokatalytická RNA se nemusela skládat z monomerů, ale různě se sestříhávat z kratších řetězců, které vznikly jinak. Ve směsi různých oligomerů (ať už jde o nukleovou kyselinu nebo peptid) může každý z nich vznikat celou řadou různých způsobů. Příklad: V systému monomerů můžeme dimer získat pouze jako 1 + 1 = 2. Pokud máme nasyntetizované už i tetramery, pak pentamer můžeme dostat jako 4 + 1 i 2 + 3 (a také 3 + 3 = 5 + 1, reakce nemusí mít jediný produkt).
Klíčová otázka zní následujícím způsobem: Jak velká musí být diverzita reakční směsi, aby si každá látka našla alespoň jeden katalyzátor? Kauffman uvažuje takto:
Nevíme, která molekula katalyzuje jakou reakci. Nejjednodušší hypotéza bude tedy dovolit náhodě, aby přiřadila každé reakci nějaký katalyzátor. Budeme předpokládat, že kterákoli molekula se stejnou pravděpodobností bude sloužit jako katalyzátor vybrané reakce. Ať je pravděpodobnost katalýzy rovna 0,000 000 1 (toto číslo Kauffman odvozuje tak, že počítá, jakými vlastnostmi typu hydrofobity a prostorového tvaru se látky odlišují a jaká je pravděpodobnost, že daná látka vyhoví sadě podmínek na katalyzátor X; hodnota tedy není tak vycucaná z prstu, jak by se mohl zdát).
Potom vybudujeme „graf katalyzovaných reakcí“, a to tak, že se budeme u každé reakce ptát každého druhu molekuly: „Katalyzuješ tuto reakci nebo ne?“ Náhodně budeme některým molekulám přidělovat odpověď „ano“. (Přesněji, necháme počítač generovat náhodná čísla od 0 po 1; objeví-li se u daného případu číslo menší než 0,000 000 1, znamená to „ano“.).
S tím jak bude stoupat diverzita molekul, bude rychleji stoupat i diverzita reakcí, až poměr reakcí k molekulám dosáhne hodnoty jednoho milionu. A to znamená, že na každý typ molekuly připadne v průměru jedna katalyzovaná reakce.
Sama obrovská síť katalyzovaných reakcí povede od zvolených látek sloužících jako „potrava“ přes řetěz katalyzovaných reakcí právě k těm typům molekul, které samy katalyzují ony reakce.

Zdroj: Rukopis překladu knihy Investigations, překlad Antona Markoše, v ČR dosud nepublikováno
Ukázky z textů
http://www.natur.cuni.cz/~markos/Publikace/Vyber4z.htm
Doslov Antona Markoše
http://www.natur.cuni.cz/~markos/Publikace/Doslov4z.htm

Poznámka Pavel Houser: Odpůrci Kauffmana argumentují tím, že je to sice hezké, ale v přírodě to takto nefunguje. Je potřeba uvážit řadu dalších okolností. Systém musí být dostatečně oddělený od vnějšího světa, také musí dojít k tomu, aby se v prostoru látka se "svou" reakcí (tedy jejími reaktanty) nějak fyzicky potkala. Pokud Kauffman nebo někdo jiný takový autokatalytický systém prostě sestrojí, pak námitky oponentů jednoduše vyvrátí. Zatím se tak nicméně nestalo.

autor