„Zemlja bijaše pusta i prazna: tama se prostirala nad bezdanom i Duh Božji lebdio je nad vodama“, piše na samom početku Biblije (Pos 1:2). Što je bio taj Duh Božji koji je „lebdio nad vodama“?  Bijaše, tako se čita, jak vjetar. A taj je jak vjetar dizao velike valove koji su se razbijali o stijene. No pustimo sad biblijski izvještaj o stvaranju. Kako bilo da bilo, na Zemlji je prije postanka života bilo vode i bilo je kopna, bilo je vjetra i bilo je valova. Jesu li i oni, valovi odigrali svoje pri postanku života?

Da su organski spojevi mogli nastati na pradavnoj Zemlji, prije postanka života, jasno je pokusom pokazao 1953. godine mladi američki kemičar Stanley L. Miller kada je kroz smjesu plinova (metana, vodika, amonijaka i vodene pare) propuštao električne iskre, a potom u kondenzatu otkrio mnoge organske spojeve, između ostalog i aminokiseline. Onda su došli drugi znanstvenici pa su pokazali kako su organski spojevi mogli doći iz svemira, kometima i meteoritima, ili pak nastati pri ulasku nebeskih tijela u Zemljinu atmosferu. I tako su se pisali katalozi i radile procjene što je moglo i odakle doći, a nitko se nije pozabavio mogućnošću da je i energija valova vječno nemirnog oceana mogla  nešto stvoriti. Oprostite, krivo sam rekao. Ipak je netko o tome mislio jer je još 1968. godine u časopisu Science osvanuo članak pod naslovom „Kavitacija pri utjecaju tekuće vode na vodu: geokemijske implikacije“.

Golema je snaga valova kad udaraju na obalu, o stijene: mrve ih i drobe sve dok od njih ne ostane samo sitan pijesak. No u što se pretvara silna kinetička energija vode? Voda se raspršuje u sitne kapljice, no val ima previše snage da bi sve stalo na tome. Kinetička energija se pretvara u toplinu i u svakoj kapljici nastaju uvjeti slični onima na površini Sunca: u središtu kapljice temperatura se diže na 5000 ^oC, a voda, sada u obliku pare, postiže tlak od 1000 bara. Kapljica bi se razletjela poput bombe da nije hladne vode oko nje koja je brzo ohladi – za manje od milijuntinke sekunde. Ta se pojava zove kavitacija.

Bolji kemijski reaktor teško je i zamisliti. Nema toga što se ne bi moglo dogoditi pri toj temperaturi, temperaturi od 5000 ^oC. Vodik, H₂, se razlaže na atome, a on je, vodik, nastao od vode koja se već raspala na elemente pri nižoj temperaturi, negdje oko 2000 ^oC. Visok tlak ubrzava kemijske reakcije koje pri tim uvjetima teku milijunima puta brže. I na kraju, naglo hlađenje kapljice omogućava da se produkti reakcije očuvaju - a potom rasprše u pradavnom oceanu.

O svemu tome govori rad izraelskih znanstvenika nedavno objavljen u časopisu ACS Central Science pod naslovom „Cavitation-induced synthesis of biogenic molecules on primordial Earth“ (Kavitacijom izazvana sinteza biogenih molekula na prvotnoj Zemlji). Znanstvenici su napravili sveobuhvatnu kompjutorsku analizu reakcija u koje ulaze sastojaci prve Zemljine atmosfere u mikroskopskoj kapljici od 50 μm (0,05 mm) u 90 ps njezina života.

Zaključak: mogli su nastati najrazličitiji organski spojevi bez obzira na sastav atmosfere. Znanstvenici naime nisu s time načisto, budući da neki još uvijek podržavaju teoriju da se sastojala od metana i amonijaka, kao što je pretpostavljao Millier i njegov mentor Harold Urey, dok se većina priklanja mišljenju da je u njoj bilo najviše ugljikova dioksida i monoksida te dušika. Moglo je biti i cijanovodika (od kojeg lako nastaju aminokiseline i baze nukleinskih kiselina), plina koji se stvarao u golemim količinama prilikom pada meteorita.

No vratimo se pokusu, ili – točnije – kompjutorskoj simulaciji izraelskih znanstvenika. Iskušali su 12 sastava atmosfere - i evo rezultata. Najjednostavniju aminokiselinu, glicin, uspjeli su dobiti i iz atmosfere sastavljene samo od dušika, N₂, i ugljikova monoksida, CO. „Millerova“ atmosfera (amonijak i metan) pokazala se vrlo slabom u proizvodnji aminokiselina (spojeva s fragmentom N–C–C–O–O), no samo dok plinskoj smjesi nisu dodali cijanovodik, HCN. Taj je plin bitno povećao proizvodnju aminokiselina i u drugim plinskim smjesama – što nas ne bi trebalo (nimalo) čuditi: da aminokiseline nastaju reakcijom cijanovodika s amonijakom i aldehidima znalo se još u 19. stoljeću. 

U kapljici je za vrijeme njezina kolapsa moglo nastati 10¹⁴ (100 bilijuna) molekula. To je velik broj – no samo kada je riječ o novcu. Molekule su jako male, pa 10¹⁴ molekula odgovara tek nekoliko nanograma (milijarditinke grama) organskog materijala. Malo, jako malo – no ipak: koliko se tih kaplica stvorilo u milijardama milijardi valova koji su desetke milijuna godina udarali o obale prvotnog oceana? (U proračun toga izraelski se znanstvenici nisu upuštali.)

Sada će čitatelj reći: to je samo teorija, kompjutorska simulacija. Nije baš tako, jer su prije ove simulacije izvedeni pokusi kojima je dokazano kako kavitacijom iz sličnih smjesa plinova nastaju aminokiseline. No mene je više od toga zaintrigirao jedan drugi nalaz: temperatura koja se stvara u kapljici razlaže ugljikov dioksid na kisik, što znači da je slobodnog kisika, O₂, moglo biti u Zemljinoj atmosferi i prije pojave prvih fotosintetskih organizama, modrozelenih algi. Taj kisik nije mogao pokrenuti život, no mogao je – možda – stvaranjem  ozonskog sloja, ma kako slabašnog, oslabiti ultraljubičasto zračenje i učiniti mogućim život na površini našega planeta. 

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951. godine, je kemičar, umirovljeni znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti: napisao je na stotine znanstveno-popularnih članaka, sedam je godina bio glavni urednik Prirode, a sada je urednik rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji. Autor je sedam izložbi u Tehničkom muzeju Nikola Tesla u Zagrebu te 13 znanstveno-popularnih knjiga. Posljednju knjigu, izašlu ove godine, o postanku života na Zemlji napisao je na engleskom jeziku (The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life).