Problem postanka života na ovom našem planetu svodi se na ono staro skolastičko pitanje: „Je li bila prije kokoš ili jaje?“ Iz jajeta nastaje kokoš, a iz kokoši jaje, zna se, no što je bilo prije? Iz deoksiribonukleinske kiseline (DNA) nastaje ribonukleinska kiselina (RNA), a iz RNA nastaju proteini. No ništa u stanici ne može nastati bez proteina, enzima. Bez njih stoga ne može nastati RNA iz DNA, a ni proteini iz RNA. Usto se ni DNA ne može udvojiti (replicirati) bez enzima, a oni nastaju – kako rekoh – nakon mnogo koraka upravo iz DNA.

No rješenje problema nije beznadno kako se na prvi pogled čini. Za enzime nije bitno da su proteini nego da su katalizatori. Osamdesetih godina prošloga  stoljeća pronađene su ribonukleinske kiseline s katalitičkim svojstvima, pa su – sasvim prikladno – nazvane ribozimima (ribonukleinskim enzimima). To je dovelo do teorije kako su jedine funkcionalne molekule u prasvijetu bile molekule RNA. One su imale funkciju današnjih ribonukleinskih kiselina, DNA i proteina. Te su nukleinske kiseline prenosile gensku  informaciju (što i sada čine), udvajale se (poput DNA) i na kraju služile kao biokatalizatori, enzimi. No u početku nisu trebali ni takvi, ribonukleinski enzimi. Istraživanja su naime pokazala kako su mnogi minerali mogli poslužiti kao katalizatori za povezivanje (polimerizaciju) kako aminokiselina u proteine tako i nukleotida u nukleinske kiseline. Za ovu se posljednje naročito djelotvornim pokazao montmorilonit, mineral gline koji se inače koristi kao „pijesak“ za mačke.

Kako su se udvajale nukleinske kiseline? (Nema načelnog razloga da se RNA ne udvaja baš kao i DNA. DNA je međutim mnogo stabilnija, pa je to najvjerojatniji razlog zašto su baš od nje načinjeni geni.) Za njihovo udvajanje nije dovoljno da se nukleotidi povežu, može i na površini gline, nego da i njihov slijed u jednome lancu odgovara slijedu u drugome. Lanci se povezuju sparivanjem baza, A-T i C-G, što znači da će nasuprot lancu sa slijedom ATCG… nastati lanac TAGC… stvarajući tako poznatu dvostruku uzvojnicu. No da bi se to dogodilo lanci se moraju razdvojiti.

U organizmu su za razdvajanje lanaca DNA zaslužni (a što drugo nego) enzimi. No moguće je razmotati dvostruku uzvojnicu molekule DNA i bez njih. Dovoljno ju je zagrijati na temperaturu blizu vrelišta vode. Kada se otopina ohladi, svaki lanac nađe svoga para – pa se dvostruka uzvojnica DNA opet uspostavlja. To je brz proces i traje desetak sekundi.

Izlaz iz te zavrzlame pronašla su petorica američkih znanstvenika iz Atlante koji su u časopisu Nature Chemistry u travnju prošle godine objavili članak podugačkog naslova „A viscous solvent enables information transfer from gene-length nucleic acids in a model prebiotic replication cycle“ (Viskozno otapalo omogućuje prijenos informacija s nukleinskih kiselina dužine gena u modelnom prebiotičkom replikacijskom ciklusu). Što to znači?

Zamisao kojom su se poveli posve je jednostavna. Kada se uzvojnice razdvoje, a otopina potom ohladi, jedna traži drugu – dok se ne nađu. Kako će se brzo naći ovisi o brzini kojom se molekule kreću kroz otopinu. Kako se brzina njihova kretanja smanjuje s porastom viskoznosti otopine, autori spomenutog članka odlučili su pokuse raditi u glikolinu – otopini kolina u glicerolu. Njegova je viskoznost 475 centipoaza, što je oko pet stotina puta više od viskoznosti vode. (Viskoznost glicerola iskusio je svatko tko je njime mazao ruke.)

Posljedice promjene otapala odmah su se vidjele. Uzvojice molekule DNA, među kojima je bio i bakterijski plazmid od „tri kilobaza“ (3 kb), tj. 2961  parova baza, odvajale su se u glikolinu pri pedesetak stupnjeva nižoj temperaturi nego u vodenoj otopini. Bakterijski plazmid, označen kao „3 kb duplex“, reformirao se tek nakon stotinu sati i to ne sasvim. Samo je četvrtina uzvojnica našla svoga parnjaka.

Sada će čitatelj pitati: „A kakve sve to skupa ima veze s postankom života na Zemlji?“ Mora i oceani su tada, kako i sada, bili od vode, a ne od glicerola. No ne treba brzati. Život nije, slažu se znanstvenici, nastao u moru nego u bari, u većim i manjim lokvama i lokvicama koje su se  isušivale. Voda je u njima postajala sve gušća dok konačno nije postala gusta (viskozna) poput glikolina. U takvim su se uvjetima mogli odigrati prvi procesi replikacije nukleinskih kiselina – bez sudjelovanja bilo kakve, a ponajmanje žive stanice.

 Proces bi mogao, smatraju autori, teći ovako. Za dana se bara grijala pa su se uzvojnice nukleinskih kiselina razdvajale. Po noći se bara ohladila, pa su se uzovjnice opet povezale. No u međuvremenu se uz svaku uzvojicu formirala nova, komplementarna uzvojnica – za što su bili zaslužni katalitički minerali gline kojih je sigurno bilo u bari.

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 12 znanstveno-popularnih knjiga. Uskoro mu izlazi još jedna, ovaj put na engleskom jeziku (The Cookbook of Life), s temom postanka života na Zemlji.