המרק הקדום

תמונת חצי הכדור הדרומי של צדק ממחישה יפה את הערבוליות והמגוון של 'מרק' פלנטרי אחר בכוכב הלכת השכן

המרק הקדום (או: המרק הקדמוני, באנגלית: Primordial soup) הוא כינוי לסביבה קדומה שבה לפי ההשערה התחילו החיים. סביבה זו הייתה עשירה במינרלים ותרכובות אורגניות.

בשנות ה-20 של המאה ה-20 פרסמו אלכסנדר אופרין (ב-1924) והביוכימאי והגנטיקאי ג'ון הלדיין (ב-1929) שני מאמרים, ששניהם, באופן בלתי תלוי, נשאו את השם "על מוצא החיים".

השניים העלו את ההשערה לפיה האטמוספירה הקדומה של כדור הארץ הייתה עשירה בתרכובות שנמצאות במערכת השמש, שהכילו מימן, מתאן, אמוניה ואדי מים, ולא הכילה חמצן בצורתו החופשית. בתנאים אלה, לפני כ-4 מיליארד שנים, בעזרת ברקים, חום גבוה וקרינה קוסמית התאפשרה יצירתן של תרכובות אורגניות מורכבות יותר כחומצות אמינו, פפטידים ונוקלאוטידים. בהמשך נוצרו חומרים מורכבים עוד יותר כחלבונים שבתורם יצרו רכיבי על מורכבים יותר. ביסוד ההשערה עומדת ההנחה כי אין הבדל מהותי בין חומר חסר חיים לחומר חי, ולכן חיים יכלו להיווצר בדרך של אבולוציה כימית.

אלכסנדר אופרין פרסם את התאוריה שלו ברוסית בשנת 1924 בחוברת קטנה בשם "Proiskhozhdenie zhizni" ("מקור החיים"). על פי אלכסנדר אופרין, היו פני השטח של כדור הארץ הפרימיטיבי נוזל סמיך, חם, המורכב מאלמנטים כבדים, כגון פחמן (בצורת ברזל קרביד). גרעין זה היה מוקף באלמנטים הקלילים ביותר, כלומר גזים, כגון מימן. בנוכחות אדי מים, קרביד הגיב עם מימן כדי ליצור פחמימנים. פחמימנים כאלה היו המולקולות האורגניות הראשונות. אלה עוד בשילוב עם חמצן ואמוניה לייצר נגזרות הידרוקסיות ואמיניות, כגון פחמימות וחלבונים. מולקולות אלה צברו על פני האוקיינוס והפכו לחומרים דמויי ג'ל וגדלו. הם יצרו אורגניזמים פרימיטיביים (תאים), שאותם כינה קוואקרבטים. בתאוריה המקורית שלו, החשיב אופרין את החמצן כאחד הגזים הקמאיים; כך שהאווירה הראשונית הייתה מחמצנת. עם זאת, כאשר פירט את התאוריה שלו ב -1936 (בספר של אותה כותרת, ותורגם לאנגלית ב -1938), צמצם אופרין את ההרכב הכימי של הסביבה הקדמונית למתאן, אמוניה, מימן חופשי ואדי מים, ללא חמצן.

אבולוציה כימית זו התרחשה בזכות שלושה תנאי יסוד:

קרבה לפתחי גייזרים מימיים או אזורי מגמה הביאה את הטמפרטורה הדרושה להאצת ההתרכבויות הכימיות.
ברקים, שהיו נפוצים מאוד בכדור הארץ הקדמוני סיפקו את האנרגיה הנדרשת להתנעת תהליכי שרשרת.
חומצות אמינו וחומרים אורגניים אחרים מסוימים מתפלמרים ספונטנית ליצירת חומרים מורכבים יותר.

בסוף שנות ה-40 החלו ביוכימאים לחקור את התאוריה של אלכסנדר אופרין והולדן. בניסוי מילר-יורי שנערך בשנת 1953 הצליחו סטנלי מילר והרולד יורי ליצור במעבדה חומצות אמינו שהם אבני הבניין של החלבונים, בתערובת שייצגה את האטמוספירה הקדומה שנפרק בה חשמל שייצג את הברקים.