„Je li prije bilo jaje ili kokoš?“, staro je skolastičko pitanje, a nešto od tog pitanja muči i današnje znanstvenike, one koji se bave problemom postanka života na našem planetu. Za život su nužne nukleinske kiseline i proteini, jedno bez drugog ne može. Ipak, može se zamisliti život bez proteina, ali se ne može zamisliti život bez nukleinskih kiselina. Ribonukleinske kiseline mogu preuzeti ulogu proteina, one naime mogu biti biokatalizatori (ribozimi). Mogu preuzeti i ulogu DNA (replikacija), što se za proteine ne može reći. Nema tog organizma u kojem bi se nasljedna informacija prenosila proteinima. To vodi do hipoteze o RNA-svijetu (RNA World), tj. do pretpostavke da su prva živa bića na Zemlji bila sazdana samo od RNA ili njima sličnih molekula.

No da bi nastala prva živa stanica morale su prije nje nastati molekule proteina i nukleinskih kiselina. Kako? Ima mnogo načina za nastanak i jednih i drugih. Dok je problem postanka aminokiselina i njihove polimerizacije u polipeptide (preteče proteina) uglavnom riješen, sinteza nukleotida – građevnih jedinica nukleinskih kiselina – još je uvijek zagonetka.

Daleko bi nas odvelo da sad samo nabrojim sve moguće sintetske putove kojima su mogle nastati nukleinske kiseline u prebiotskim uvjetima, dakle u vrijeme kada na Zemlji još nije bilo života. Dostajat će da kažem kako je najkritičniji uvjet za sintezu RNA postojanje cijanovodika, HCN, od kojeg se – između ostalog – sintetiziraju i aminokiseline. Drugi ključan sastojak pradavne atmosfere je formaldehid (metanal), CH₂O. Ta dva kemijska spoja mogu nastati iz metana ili pak iz ugljikova dioksida i monoksida. U prvom je slučaju riječ o reduktivnoj, a u drugom slučaju o oksidativnoj atmosferi. (Ti izrazi vrijede dakako za prvotnu Zemljinu atmosferu, prema današnjem sastavu zraka i atmosfera CO/CO₂ je reduktivna.)

Kako sve te podatke, sve te manje ili više vjerojatne hipoteze povezati? Rekli bismo nikako – kad ne bi bilo kompjutora. U istraživanju kanadskih i njemačkih znanstvenika, rezultat kojeg je do mene došao još u obliku rukopisa „Towards RNA life on Early Earth: From atmospheric HCN to biomolecule production in warm little ponds“, autori su se potrudili da naprave simulaciju u koju su uključili 259 poznatih reakcija u kojima nastaje HCN i CH₂O te još 28 drugih reakcija. Svih su tih 287 reakcija uključili u računalnu simulaciju, a usto su kompjutor programirali tako da uzme u obzir uvjete temperature i tlaka, difuziju reaktanata i produkata, intenzitet Sunčeva zračenja, te otapanje u kiši i vodi pradavnog oceana svega čega je bilo u atmosferi. I što su dobili? 

Prije odgovora na to pitanje treba reći da su iskušali četiri modela, uz pretpostavku da je u razdoblju ranog hadeja (4,4 milijarde godina, 4,4 Ga, prije našeg vremena) atmosfera bila reduktivna, a u kasnom hadeju (4,0 Ga) oksidativna. Dva modela za rani hadej (A i C) te dva modela za kasni hadej (B i D) razlikovali su se po pretpostavljenom tlaku (1,13–2 bar) i temperaturi (27–78 ^oC) pradavne atmosfere, no donekle i po njezinom sastavu. I evo, što su dobili.

Vrlo se jasno pokazalo kako je mnogo više, čak četiri reda veličine (oko deset tisuća puta) više cijanovodika moglo nastati u reduktivnoj nego u oksidativnoj atmosferi, pa je stoga taj danas za život pogubni, a onda za život nužni plin nastao u prvoj mladosti našeg planeta, u ranom hadeju. Neizravnu potvrdu tog rezultata daje reduktivna atmosfera Saturnova satelita Titana u kojoj je pronađen HCN u volumnom udjelu 10^-7–10^-2, dok ga na Zemlji (ipak!) ima, no u udjelu od samo 10^-10 (od toga se sigurno nećemo potrovati).

Drugi je važan nalaz da su HCN i CH₂O nastali poglavito fotokemijskim reakcijama, djelovanjem ultraljubičastog zračenja, dok su drugi putevi nastanka, primjerice pri udaru velikih meteorita, bili manje važni. Razlika između HCN i CH₂O je i u tome što je prvi nastajao većinom u atmosferi, a drugi u vodi u kojoj su se otapali atmosferski plinovi. Sve u svemu, već su se u ranom hadeju, dakle prije 4,4 milijarde godina, stekli svi uvjeti za postanak života. No time nije sve riješeno.

Kompjutorska simulacija je pokazala kako je u pradavnoj atmosferi mogao nastati ne samo HCN nego i od njega sintetizirane nukleinske baze (adenin, gvanin, citozin, uracil i timidin), a usto riboza i 2-aminooksazol. To su tvari nužne za sintezu nukleotida – spojeva nukleobaza, riboze i fosfata – no one su u prebiotskim uvjetima nastajale u tisućama puta nižim koncentracijama od onih koje su potrebne da bi od njih nastali nukleotidi.

Iz toga se jasno vidi kako život nije nastao u pradavnom oceanu, nego na mjestima gdje je voda isparavala pa su se organske tvari koncentrirale. Proces je još bio potpomognut adsorpcijom (i katalizom) na česticama minerala, posebice minerala gline. I tako nas je, eto, najnovije istraživanje postanka života dovelo do onog najstarijeg, do Darwinove „tople barice“ (warm little pond), u kojoj je otac evolucijske biologije vidio mjesto odakle je potekao sav život na Zemlji.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima je i „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ iz  2018. godine. Glavni je urednik mrežnih stranica Panopticum. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.