Što je život? To još nitko ne zna, ili – bolje rečeno – nitko ne zna točno reći, no za kemičara život je autokatalitički organizirana mreža kemijskih reakcija. Što to znači? To znači, najjednostavnije, da molekule u živim bićima proizvode same sebe. No dok kod jednostavnog procesa autokatalize u kemijskoj reakciji nastaje katalizator za tu istu reakciju, u biološkim sustavima autokataliza se ostvaruje nizom povezanih (umreženih) kemijskih reakcija. Molekula DNA se ne replicira sama od sebe, nego uz pomoć katalizatora – enzima. No enzimi nastaju djelovanjem enzima na molekule DNA i RNA, pa stoga enzim koji katalizira umnažanje molekule DNA umnaža na kraju i sam sebe. Riječ je dakle opet o autokatalizi, no ne izravnoj nego posredovanoj.

Jasno je: ako je život autokatalitička pojava, ako se temelji na mreži autokatalitičkih kemijskih reakcija, onda se i prvi život na našem planetu morao razviti iz autokatalitičkog sustava. Taj je autokatalitički sustav morao biti  posve jednostavan, jer su i prilike na Zemlji bile jednostavne. Koji je bio kemijski sastav „tople barice“ iz koje je nikao prvi život? Nije trebao imati više od tri sastojka, kažu kineski znanstvenici u članku „A thermodynamic chemical reaction network drove autocatalytic prebiotic peptides formation“, što se pojavio ove godine u časopisu Geochimica et Cosmochimica Acta.

Mixtura mirabilis iz koje je nikao život, kažu autori rada, sastojala se od sode bikarbone, amonijaka, Glauberove soli i dakako - vode. Ili da budem precizniji, u njoj se nalazio natrijev hidrogenkarbonat u koncentraciji 20 mmol/L, amonijak (8 mmol/L) te natrijev sulfat (ili natrijev sulfit) u koncentraciji 3 mmol/L. Tome je dodano još malo sumporne kiseline da bi otopina bila blago lužnata poput vode pradavnog oceana (pH = 8,2). Držanjem otopine 24 sata na temperaturi od 70 ili 100 ^oC u njoj su se pojavile molekule peptida – i to ne bilo kakvih.

Ono što je obradovalo znanstvenike je činjenica da su peptidi dobiveni na tako jednostavan način sadržavali 15 aminokiselina (od ukupno 21) koje se pojavljuju u bjelančevinama svih živih bića, a osim njih nijednu drugu, osim ornitina. Još ih je više uvjerilo da su na pravom putu nalaz da su najčešće aminokiseline vezane u peptidni lanac bile glicin, alanin, glutaminska i asparaginska kiselina, upravo one za koje se smatra da su bile prve aminokiseline kodirane genskim kodom.

Kad sam napisao da je reakcijska smjesa, kojoj su kineski znansvenici nadjenuli ime Sammox (sulfate/sulfite reaction coupled to anaerobic ammonium oxidation), sadržavala natrijev sulfat (Na₂SO₄) ili natrijev sulfit (Na₂SO₃) nisam rekao ono najvažnije, da su to sastojci o kojima ovisi njezina reaktivnost, naime sposobnost oksidacije amonijaka i redukcije hidrogenkarbonata. Kako je za sintezu aminokiselina nužno postojanje amonijeva formijata, a on nastaje od amonijaka i mravlje (metanske) kiseline, nastale redukcijom hidrogenkarbonata (ili CO₂), jasno je da se mijenjanjem sastava otopine može ubrzavati i usporavati reakcija sinteze peptida.

I evo ključnog pokusa. Grijanjem otopine Sammox, koja je sadržavala sulfitne ione, na višoj temperaturi, nastali su peptidi. Prenošenjem dijela otopine u otopinu istog sastava došlo je do autokatatalitčke reakcije, do ubrzane sinteze pepida. Kada je ta otopina ohlađena na nižu temperaturu (45 ^oC), već sinetizirani peptidi počeli su se razgrađivati. No sasvim se drugo desilo kada je dio otopine sa sintetiziranim peptidima prenesen u otopinu u kojoj se nalazio natrijev sulfat umjesto natrijeva sulfita. Sada je u toplijoj otopini (70 – 100 ^oC) došlo do razgradnje, a u hladnijoj (45 ^oC) do autokatalitičke sinteze peptida. Analogne je rezultate dao pokus proveden sa sulfatnom otopinom.

Sve to ukazuje na evolucijski pritisak u „toploj barici“, još prije postanka života, jer je smjer evolucije peptida bio određen kako njezinim sastavom tako i temperaturom. No kako se uslijed reakcije amonijaka sa sumpornim spojevima (sulfatima, sulfitima) uspostavlja kemijska ravnoteža, homeostaza (redox hemeostasis), jasno je da se na taj način mogao stvoriti i protometabolitički sustav (proto-metabolitic network, PMN) – a gdje je metabolizam tu je i život.

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 i Modru lastu, Autor je 13 znanstveno-popularnih knjiga među kojima je i „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (2018.)  Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.