Livets ursprung i ett historiskt perspektiv

Frågan om livets ursprung är en fascinerande historia som har en hel del att säga, inte bara om själva sakfrågan – hur uppstår liv? – utan om den mänskliga naturen som sådan.

För att ge en summarisk historisk återblick så är denna fråga ingenting som aktualiserades först med Stanley Millers världsberömda experiment med blixturladdningar i en gasblandning 1953. Och inte heller med Charles Darwins utvecklingsteori i mitten av 1800-talet. Naturalistiska teorier om livets ursprung finns dokumenterade så tidigt som på 600-talet före Kristus hos de grekiska filosoferna Thales och Anaximander. Anaximander menade att livet uppstod i ett scenario där fuktig lera torkade i solljus i närvaro av dimma. När så småningom fiskar uppkommit spontant lämnade de vattnet och tog sig upp på land och utvecklades där till kräldjur och däggdjur[1]. Det är svårt att inte le en smula när man inser hur snarlikt detta scenario är den ”skapelseberättelse” som än idag förmedlas via våra skolböcker. Empirisk vetenskap existerade inte på den här tiden; det hela var en ren fantasiprodukt.

Den här synen på livets ursprung förblev relativt oförändrad i de breda folklagren fram till mitten eller slutet av 1800-talet. Man trodde allmänt på så kallad uralstring, eftersom vardagserfarenheten var sådan att mögel uppstod på bröd, ”maskar” och flugor i kött och möss och råttor i högar av hushållssopor. De enda som tydligt var av en annan uppfattning var vissa kristna som hävdade att levande varelser skapats av Gud och inte alls kunde uppstå hur som helst.

Ända fram till 1828 ansåg forskarna att levande varelser bestod av ett annat slags materia än den icke levande världen. Allt levande bestod av organiska ämnen (eftersom de fanns i organismer) och allt annat av oorganiska ämnen. Man tänkte sig en vital kraft hos levande varelser som var nödvändig för att organiska ämnen skulle kunna bildas. Idén kallades vitalism.

En kemisk revolution

Vad hände då 1828? Jo, den tyske kemisten Friedrich Wöhler visade med ett experiment att det oorganiska ämnet ammoniumcyanat (NH₄OCN) kunde omvandlas till urinämne (CO(NH₂)₂) som var ett organiskt ämne. Det blev samtidigt slutet för vitalismen och början till de vetenskapliga hypoteserna om livets spontana uppkomst (kemisk evolution eller abiogenes) från oorganiska ämnen.

Pasteur – ett modigt föredöme

Ironiskt nog skedde detta samtidigt som fransmannen Louis Pasteur effektivt gjorde slut på teorierna om uralstring genom att visa experimentellt att kött och andra livsmedel bevaras från nedbrytning om de hålls sterila, det vill säga avskilda från smittämnen i omgivningen. Redan ett par hundra år tidigare hade den italienske läkaren Francesco Redi konstaterat något liknande. Redi hade noterat att om man höll flugorna borta från kött så bildades inga ”maskar” (maggots = fluglarver) i det. Nu hade alltså Pasteur visat samma sak med mikroorganismer som jästsvampar och bakterier.

Man kanske tror att det var en enkel match för Pasteur att övertyga sin samtida forskarvärld om att liv bara kommer av liv, men så var inte fallet. Uralstringsidén hade dominerat tänkandet under en så lång tid att det hade blivit en dogm. Det naturalistiska sättet att förklara världen hade fått sig en törn, och det var många forskare som motsatte sig resultaten och försökte hitta alternativa förklaringar till dem. Pasteurs kritiker hävdade att teorin om uralstring av livet var det enda naturvetenskapliga sättet att ta sig an frågan, och man anklagade honom för att vara religiöst motiverad i sin strävan att motbevisa den. (Pasteur var hängiven katolik.) Uralstring var helt enkelt en dogm som på denna tid accepterades av en majoritet av dem med vetenskaplig bildning, i synnerhet de som ur filosofisk synpunkt betraktade det som en nödvändighet. Pasteur, å sin sida, kunde empiriskt bevisa att de hade fel.

Alexandr Oparin och uralstringens återtåg

Kemin som vetenskap utvecklades snabbt. När vi kommer fram till början av 1900-talet visste man att levande varelser till stor del bestod av proteiner. Man visste också att proteinerna främst bestod av grundämnena kol (C), väte (H), syre (O) och kväve (N), med spår av fosfor och svavel. Man kände vidare till att levande varelser var uppbyggda av celler, även om man ännu hade en ytterst vag uppfattning om cellernas innehåll. Man såg bara att de tycktes innehålla en slemmig, trögflytande vätska – protoplasma – och den allmänna uppfattningen bland forskarna (utifrån deras filosofiskt motiverade förväntan att livet skapats på naturlig väg) var att denna inte var särskilt märkvärdig. Detta var inte så konstigt – man saknade ju vår tids redskap att utforska den.

Alexandr Ivanovich Oparin var en rysk biokemist med intresse för livets ursprung. 1924, två år efter bildandet av Sovjetunionen, publicerades hans bok The Origin of Life. I den beskrev han sin syn på hur livet på jorden startade. Jordens atmosfär, menade han, var reducerande[2] och innehöll stora mängder metan (CH₄), ammoniak (NH₃), väte (H₂) och vattenånga (H₂O). Det sägs att han inspirerades av att Jupiters atmosfär nyligen hade visat sig innehålla metangas. Naturligtvis visste han samtidigt att det behövdes ett antal oorganiska ämnen som innehöll kol, väte, syre och kväve för att proteiner skulle kunna bildas, så valet av gaser i den uratmosfär han tänkte sig var inte tagna ur luften. Oparins bok och hans hypotes att olika former av energi som tillfördes en ursoppa av oorganiska kemikalier gav upphov till det första livet skulle under flera decennier komma att prägla det vetenskapliga tänkandet kring livets ursprung, trots att teorin inte testades på allvar rent experimentellt förrän 1953. Än i dag ser vi scenarier liknande Oparins beskrivna i läromedlen i biologi.

Detta att Oparins teorier fick sådan genomslagskraft i den vetenskapliga världen utan några experimentella resultat som stöd är extra tänkvärt, eftersom Pasteur för länge sedan hade vederlagt teorin om uralstring. Hur lyckades man med det intellektuella konststycket? Jo, man resonerade så här: För det första måste den första levande organismen ha varit så mycket enklare uppbyggd än nutida bakterier. För det andra var atmosfären reducerande och så väldigt annorlunda än dagens att man inte kan jämföra förhållandena då och nu. För det tredje handlade det om de oerhörda tidsrymderna. Men den främsta motivationen var nog snarare att utan naturliga förklaringar återstod bara det obekväma alternativet att livet blivit skapat av Gud.

Alexandr Oparin i sitt laboratorium 1938. Bildkälla: Wikipedia.

Experimentet som gav idén om uralstringen ny vind i seglen

Vad hände då 1953? Det var året då den amerikanske kemisten Harold Urey och hans då 23-årige student Stanley Miller genomförde ett experiment som utgick från Oparins scenario med energiurladdningar i en reducerande uratmosfär. Försöket beskrivs i bildtexten härintill. Efter att ha modifierat experimentet några gånger kunde Miller identifiera säkra spår av tre[3]aminosyror och osäkra av ytterligare två. Genom att variera försöket på olika sätt har man sedan dess lyckats framställa fler aminosyror.[4]

Millers och Ureys resultat fick ett kolossalt genomslag i media och i den vetenskapliga litteraturen och presenteras än idag som ett bevis för att abiogenes verkligen kan ha skett. Alltså i praktiken – uralstring. Men inte i vår tid och under våra villkor, utan i dimmorna av en annan värld för miljarder år sedan.

Stanley Miller med sin försöksapparatur. Bildkälla: Wikipedia.

Sakta i backarna

Det finns emellertid många förhållanden kring de här och liknande försöksresultat som inte brukar få så mycket uppmärksamhet. Några av dem är dessa:

1. Syreproblematiken. Om redan små mängder av syrgas finns med i gasblandningen bildas inga organiska molekyler vid urladdningarna. I stället brinner både råvarorna och eventuella produkter upp och det bildas oxider som vatten, koloxider och salpetersyra. Idag är forskarvärlden tämligen enig om att det är otänkbart med en planet med så mycket vatten som jorden utan att atmosfären innehåller även syrgas i avsevärda mängder. Vatten sönderdelas nämligen av UV-ljus till vätgas och syrgas (så kallad fotodissociation). Vätgasen är så lätt att den tenderar att lämna jordens atmosfär, medan syret är tyngre och blir kvar. Det finns heller ingen geologisk evidens för idén om en syrefri uratmosfär.

2. Kedjebildningsproblematiken. Proteiner och nukleinsyror (DNA och RNA) utgörs av kedjor av mindre molekyler som måste kopplas i varandra. I levande celler sker detta med hjälp av specifika enzymer[5] och genom kontrollerad tillförsel av energi i kemisk form[6]. Utanför cellen i en vattenmiljö sker inte detta, utan den rakt motsatta processen: molekylkedjor hydrolyseras[7], det vill säga sönderdelas spontant i sina beståndsdelar. För att simulera abiotisk proteinbildning utan närvaro av enzymer måste aminosyror därför ”stekas” vid höga temperaturer i frånvaro av vatten. Men eftersom många aminosyror är mycket värmekänsliga är detta ett högst osannolikt scenario. Tanken att livet började i en urocean eller någon form av vattensamling är därför i princip ett övergett koncept.

3. Kiralitetsproblemet. Jag diskuterar detta i en separat artikel, men i korthet består problemet i att de flesta av livets kemikalier är extremt asymmetriska på ett sätt som i praktiken utesluter att de skulle kunna ha bildats genom en spontan process. Hävdar man motsatsen måste man vara medveten om att man gör det utifrån negativ evidens, eftersom erfarenheterna från experiment säger något helt annat. Och man har bevisbördan helt på sina axlar.

4. Valensproblematiken. Aminosyrorna hör till en kategori av ämnen som kallas för divalenta, eftersom de har två atomgrupper som gärna reagerar med andra ämnen eller med varandra.[8] Det betyder att man kan likna dem vid små trä- eller plastbitar försedda med två tryckknappar. Sådana bitar kan man foga samman till kedjor genom att klicka dem i varandra med en bit till vänster och en annan till höger. Vid Millers experiment och liknande bildas alltid någonstans mellan 3-5 gånger fler molekyler som är monovalenta. Det är ämnen som bara har en enda tryckknapp (t ex myrsyra och ättiksyra). Eftersom ”knapptryckningarna” i en blandning av kemikalier sker slumpvis, räcker det med små mängder monovalenta molekyler i blandningen för att polymerisationen (kedjeförlängningsprocessen) ska avstanna. Detta är välkänt inom exempelvis plastindustrin där råvarorna måste vara extremt rena (mer än 99,9%) för att det ska kunna bildas plastmolekylkedjor. De kemister som arbetar med ursprungskemin undviker detta problem, eftersom de i stället för de aminosyror som bildas i Millerförsöken använder renframställda sådana när de försöker få dem att bilda kedjor, vilket gör saken mycket lättare. Det här är dock ett problem som inte ens brukar omnämnas i läroböckerna.

The history book on the shelf …

Den som tror att modern forskning har tillfredsställande förklaringar på dessa och liknande problem tror fel. Forskningen kring livets ursprung befinner sig idag i en situation där man till varje pris, liksom i Pasteurs dagar, krampaktigt håller fast vid idén om den moderna formen av uralstring. Inte på grund av övertygande experimentella resultat till stöd för hypotesen, utan i avsaknad av dem. Och allt förpackat i en trosviss retorik i syfte att förvissa allmänheten om att vetenskapen bevisat att liv kan uppstå spontant.

Under mer än ett sekel har den vetenskapliga litteraturen inom abiogenesområdet präglats av en övertygelse om att framtida forskningsresultat kommer att räta ut rådande frågetecken. Ibland är det så inom vetenskapen, ibland inte. Och när det gäller frågan om livets ursprung har frågorna över tid snarare hopats på hög än besvarats. Hur länge är det vettigt att fromma förhoppningar ska tillåtas hålla fast en hypotes som inte levererar? Det handlar om dyrbara forskningsresurser.

Tyvärr kan det vara så att det är så mycket prestige nedplöjt i ursprungsfrågan att det är orealistiskt att förvänta sig en helomvändning i frågan och att man öppet tillstår vad evidensen faktiskt pekar med hela handen emot – att livet inte har någon naturalistisk förklaring, utan skapat av Gud. Men då är det ju mer än en vetenskaplig teori som står på spel – det är hela den naturalistiska världsbilden.

Göran Schmidt

Artikeln har tidigare varit publicerad i magasinet Genesis temanummer om Livets ursprung, nr 1 – mars 2019.

Källor

Som främsta källa till den historiska tillbakablicken i denna artikel har jag använt mig av Jerry Bergmans utmärkta artikel ”A Brief History of the Theory of Spontaneous Generation” från 1993. Det finns tillgänglig via https://creation.com/images/pdfs/tj/j07_1/j07_1_73-81.pdf.

Bergman refererar framför allt till två skrifter som behandlar biologins historia, nämligen E Gardners History of Biology (Minneapolis: Burgess Publishing Company 1972) och F Dyson & E Nordskiölds The History of Biology (New York: Tudor Publishing Company, 1935).

[1] E Gardner, History of Biology (Minneapolis: Burgess Publishing Company, tredje upplagan 1972).

[2] Med en reducerande atmosfär menas, aningen förenklat, en atmosfär utan fritt syre.

[3] Genom papperskromatografi kunde Miller identifiera glycin och två varianter av alanin – de minsta aminosyrorna av livets tjugo.

[4] Genom att arrangera andra typer av experiment med andra kombinationer av råvaror har kemister framställt inte bara de tjugo aminosyrorna utan också kvävebaser, sockerarter och de flesta andra av livets byggstenar.

[5] Enzymer är även de en grupp av proteiner.

[6] Alla jordens livsformer utnyttjar en och samma energibärande molekyl – ATP (adenosintrifosfat) som förbrukas och återbildas i ett rasande tempo för att möjliggöra alla cellens olika processer.

[7] Ordet hydrolys betyder just sönderdelning med hjälp av vatten.

[8] Aminosyrorna har en amingrupp och en karboxylgrupp. En amingrupp kan reagera med en karbonylgrupp på en annan aminosyramolekyl och på det viset bindas ihop med denna, och så vidare.