U školi se uči da je teorija prema kojoj organski spojevi mogu nastati samo u organizmu, u živom biću, pobijena još 1828. godine; tada je naime mladi njemački kemičar Friedrich Wöhler slavodobitno napisao u pismu svome mentoru Jønsu Jakobu Berzeliusu u Švedsku da je uspio prirediti mokraćevinu, „a da mu za to nisu bili potrebni bubrezi ni čovjeka ni psa“. Otada su kemičari sintetizirali milijune organskih (dakle, ugljikovih) spojeva, pa više nikome ne pada na pamet da iz naftalina izvlači vitalizam, teoriju prema kojoj organski spojevi mogu nastati samo djelovanjem nekakve posebne „životne sile“ (vis vitalis). Vitalizam je zauvijek otišao u prošlost zahvaljujući radu kemičara-sintetičara, a još više napretku istraživanja o postanku života, koja su riječju (teorijom) i djelom (eksperimentom) pokazala da su mnogi životvorni spojevi – od aminokiselina do šećera i baza nukleinskih kiselina – mogli nastati u prirodi i abiogeno, dakle bez posredovanja bilo čega živog. Ne samo da su mogli, nego su i nastali. Dokaz toga je u mnogim organskim spojevima (među kojima su nukleinske baze i aminokiseline) pronađenima u meteoritima, jezgrama kometa, pa i u milijardama svjetlosnih godina udaljenim difuznim maglicama, „tamo gdje se zvijezde rađaju“.

No problem vitalizma nije tako jednostavan kako se na prvi pogled čini. Mnoge molekule koje nalazimo u živim bićima nalazimo i na mjestima gdje živih bića nema niti ih je ikad bilo, no mnoge i ne nalazimo. Zašto? Koji je tome razlog? Odgovorom na to pitanje bila se je pozabavila skupina znanstvenika iz Sjedinjenih Država i Ujedinjenog Kraljevstva te su rezultate svojih istraživanja objavili u časopisu Nature Communication. Naslov znanstvenog rada, „Identifying molecules as biosignatures with assembly theory and mass spectrometry“ otkriva i namjenu istraživanja: htjeli su pronaći što objektivniji kriterij prema kojem bi mogli vidjeti postoji li život na drugim planetima, kako u našem tako i u drugim zvjezdanim sustavima. Tražiti molekule (biosignatures) koje postoje u živim bićima na Zemlji ne jamči uspjeh, jer doista ne možemo znati na kojim i kakvim se biokemijskim osnovama temelji život na drugim svjetovima. Pretpostavka da se život svuda u svemiru osniva na proteinima sastavljenima od upravo 20 aminokiselina te molekula DNA i RNA izgrađenih od četiri vrste nukleotida, čini mi se isto tako naivnim kao i vjerovanje znanstvenika u prošlim stoljećima da na Mjesecu i Marsu (čak i na Suncu!) postoje gradovi i kraljevstva.

Objektivni kemijski kriterij za znak života autori spomenutog rada pronašli su u indeksu molekulske složenosti (molecular assembly index, MA), kojeg su sami izveli. Taj je indeks, najjednostavnije rečeno, najmanji broj koraka koje treba napraviti da se od osnovnih elemenata (atoma i kovalentnih veza) složi zadana molekula. Unatoč jednostavnosti, gotovo bismo rekli naivnosti takvog modela (jer broj atoma i veza u molekuli ne određuje broj reakcija koje su potrebne da se ona sintetizira), model se pokazao izvanredno plodonosnim. Kada su odredili MA molekula koje su pronađene u meteoritima te dobivene eksperimentima kojima se simulirao postanak života na Zemlji, te ih usporedili s molekulama izoliranima iz bakterija i drugih organizama, došli su do nedovojbenog zaključka: molekule sa MA > 15 mogu nastati samo djelovanjem živih bića!

No čemu služi spominjanje spektrometrije masa (mass spectrometry) u naslovu? Riječ je o eksperimentalnoj metodi (MS) kojom  se molekule (potpuno – metoda MS2) razbijaju na fragmente, da bi se fragmenti potom odvajali u magnetskom polju, prema omjeru njihove mase i  naboja (m/z). Logično je pretpostaviti da će se molekula s većim indeksom MA razložiti na veći broj fragmenata. To se pokazalo točnim na primjeru 114 molekula, što otvara mogućnost da se i bez izravne identifikacije molekula (tj. određivanja njihove kemijske formule) odredi indeks MA te sazna da je uzorak nešto živo.

Rezultati ovog istraživanja bude nadu da ćemo lakše pronaći život u svemiru, no i još nešto. Na um mi je palo da bi kriterij MA > 15 mogao poslužiti i za pronalazak prvog života na Zemlji. Sve proteinske aminoksieline imanju MA < 15, pa su stoga mogle nastati abiogeno, prije postanka života. Nije međutim tako i za nukleotide, građevne jedinice nukleinskih kiselina. Nukleinska baza adenin ima MA = 9, no adenozin-trifosfat (ATP) od kojeg se sintetiziraju DNA i RNA, ima MA = 21, pa stoga nije mogao postati bez žive stanice. Znači li to da je prije života kakvog poznajemo bilo života bez nukleinskih kiselina? Iz svega rečenog odgovor može biti samo potvrdan.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije i povijesti znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 3000 znanstveno-popularnih članaka te 15 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima i "The Cookbook of Life - New Theories on the Origin of Life".