Erhebliche Beweise deuten darauf hin, dass sich alles Leben auf der Erde heute von einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt hat. Der Prozess, durch den sich dieser gemeinsame Vorfahre aus unbelebter Materie bildet, wird als Abiogenese bezeichnet. Wie dieser Prozess ablief, ist noch nicht vollständig verstanden und ist noch Gegenstand der Forschung. Unter Wissenschaftlern, die sich für den Ursprung des Lebens interessieren, ist die Frage, ob Proteine, RNA oder ein anderes Molekül zuerst da waren, ein heiß umstrittenes Thema.
Proteine zuerst
In dem berühmten Urey-Miller-Experiment mischten Wissenschaftler Methan, Wasser, Ammoniak und Wasserstoff, um die Atmosphäre der frühen Erde zu simulieren. Als nächstes feuerten sie elektrische Funken durch diese Mischung, um einen Blitz zu simulieren. Dieser Prozess lieferte Aminosäuren und andere organische Verbindungen, was zeigte, dass Bedingungen wie auf der frühen Erde Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen, erzeugen konnten.
Aber der Weg von einem Aminosäuregemisch in Lösung zu einem intakten, funktionierenden Protein bringt viele Probleme mit sich. Im Laufe der Zeit neigen Proteine in Wasser beispielsweise dazu, auseinander zu brechen, anstatt sich zu längeren Molekülketten zusammenzusetzen. Auch die Frage, ob Proteine oder DNA zuerst erschienen, stellt ein bekanntes Huhn-oder-Ei-Problem dar. Proteine können chemische Reaktionen katalysieren und DNA kann genetische Informationen speichern. Allerdings reicht keines dieser Moleküle allein für das Leben aus; DNA und Proteine müssen vorhanden sein.
RNA zuerst
Eine mögliche Lösung ist der sogenannte RNA-World-Ansatz, bei dem RNA entweder vor Proteinen oder DNA steht. Diese Lösung ist attraktiv, weil RNA einige der Eigenschaften von Proteinen und DNA kombiniert. RNA kann wie Proteine chemische Reaktionen katalysieren und ebenso wie DNA genetische Informationen speichern. Und die zelluläre Maschinerie, die RNA verwendet, um Proteine zu synthetisieren, besteht teilweise aus RNA und verlässt sich auf RNA, um ihre Aufgabe zu erfüllen. Dies legt nahe, dass RNA in der frühen Geschichte des Lebens eine entscheidende Rolle gespielt haben könnte.
RNA-Synthese
Ein Problem bei der RNA-Welt-Hypothese ist jedoch die Natur der RNA selbst. RNA ist ein Polymer oder eine Kette von Nukleotiden. Es ist nicht ganz klar, wie sich diese Nukleotide gebildet haben oder wie sie unter den Bedingungen der frühen Erde zu Polymeren zusammengekommen wären.
Im Jahr 2009 schlug der britische Wissenschaftler John Sutherland eine praktikable Lösung vor, indem er ankündigte, dass sein Labor gefunden hatte ein Prozess, der Nukleotide aus Bausteinen aufbauen konnte, die wahrscheinlich auf den frühen Erde. Es ist möglich, dass bei diesem Prozess Nukleotide entstanden sind, die dann durch Reaktionen verbunden wurden, die entlang der Oberfläche mikroskopisch kleiner Tonschichten abliefen.
Stoffwechsel zuerst
Obwohl das RNA-First-Szenario bei Origin-of-Life-Wissenschaftlern sehr beliebt ist, gibt es eine andere Erklärung, die besagt, dass der Stoffwechsel vor RNA, DNA oder Protein kam. Dieses Metabolismus-First-Szenario deutet darauf hin, dass das Leben in der Nähe von Hochdruck- und Hochtemperaturumgebungen wie Tiefsee-Heißwasserquellen entstanden ist. Diese Bedingungen führten zu Reaktionen, die durch Mineralien katalysiert wurden, und führten zu einer reichen Mischung organischer Verbindungen. Diese Verbindungen wiederum wurden zu den Bausteinen für Polymere wie Proteine und RNA. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung gibt es jedoch nicht genügend Beweise, um schlüssig zu erklären, ob der Metabolismus-First- oder RNA-World-Ansatz richtig ist.