Ουσιαστικά στοιχεία δείχνουν ότι όλη η ζωή στη Γη σήμερα αναπτύχθηκε από έναν κοινό κοινό πρόγονο. Η διαδικασία με την οποία αυτός ο κοινός πρόγονος σχηματίστηκε από μη ζωντανή ύλη ονομάζεται αβιογένεση. Ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιήθηκε αυτή η διαδικασία δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός και εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο έρευνας. Μεταξύ των επιστημόνων που ενδιαφέρονται για την προέλευση της ζωής, είτε οι πρωτεΐνες, το RNA ή κάποιο άλλο μόριο ήρθε πρώτη είναι ένα θέμα με έντονη συζήτηση.
Πρωτεΐνες πρώτα
Στο διάσημο πείραμα Urey-Miller, οι επιστήμονες ανάμιξαν μεθάνιο, νερό, αμμωνία και υδρογόνο σε μια προσπάθεια προσομοίωσης της ατμόσφαιρας της πρώιμης Γης. Στη συνέχεια πυροδότησαν ηλεκτρικούς σπινθήρες μέσα από αυτό το μείγμα για να προσομοιώσουν κεραυνούς. Αυτή η διαδικασία απέδωσε αμινοξέα και άλλες οργανικές ενώσεις, αποδεικνύοντας ότι συνθήκες όπως αυτές στην πρώιμη Γη θα μπορούσαν να δημιουργήσουν αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών.
Αλλά η λήψη από ένα μείγμα αμινοξέων σε λύση σε μια άθικτη, λειτουργική πρωτεΐνη παρουσιάζει πολλά προβλήματα. Για παράδειγμα, με την πάροδο του χρόνου, οι πρωτεΐνες στο νερό τείνουν να διασπώνται αντί να συγκεντρώνονται σε μακρύτερες μοριακές αλυσίδες. Επίσης, ρωτώντας εάν οι πρωτεΐνες ή το DNA εμφανίστηκαν για πρώτη φορά ένα γνωστό πρόβλημα κοτόπουλου ή αυγού. Οι πρωτεΐνες μπορούν να καταλύσουν χημικές αντιδράσεις και το DNA μπορεί να αποθηκεύσει γενετικές πληροφορίες. Ωστόσο, κανένα από αυτά τα μόρια δεν είναι επαρκές για τη ζωή. Πρέπει να υπάρχουν DNA και πρωτεΐνες.
RNA Πρώτα
Μια πιθανή λύση είναι η λεγόμενη προσέγγιση RNA World, στην οποία το RNA ήρθε πριν από πρωτεΐνες ή DNA. Αυτή η λύση είναι ελκυστική επειδή το RNA συνδυάζει μερικά από τα χαρακτηριστικά των πρωτεϊνών και του DNA. Το RNA μπορεί να καταλύσει χημικές αντιδράσεις όπως οι πρωτεΐνες και μπορεί να αποθηκεύσει γενετικές πληροφορίες όπως το DNA. Και, ο κυτταρικός μηχανισμός που χρησιμοποιεί RNA για τη σύνθεση πρωτεϊνών κατασκευάζεται εν μέρει από RNA και βασίζεται στο RNA για να κάνει τη δουλειά του. Αυτό υποδηλώνει ότι το RNA μπορεί να είχε διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην πρώιμη ιστορία της ζωής.
Σύνθεση RNA
Ένα πρόβλημα με την υπόθεση RNA World, ωστόσο, είναι η φύση του ίδιου του RNA. Το RNA είναι ένα πολυμερές ή αλυσίδα νουκλεοτιδίων. Δεν είναι απολύτως σαφές πώς σχηματίστηκαν αυτά τα νουκλεοτίδια ή πώς θα έρθουν μαζί για να σχηματίσουν πολυμερή υπό συνθήκες πρώιμης Γης.
Το 2009, ο Βρετανός επιστήμονας John Sutherland πρότεινε μια εφαρμόσιμη λύση ανακοινώνοντας ότι είχε βρει το εργαστήριό του μια διαδικασία που θα μπορούσε να δημιουργήσει νουκλεοτίδια από δομικά στοιχεία που πιθανότατα υπήρχαν στις αρχές Γη. Είναι πιθανό ότι αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να οδηγήσει σε νουκλεοτίδια, τα οποία στη συνέχεια συνδέθηκαν με αντιδράσεις που έλαβαν χώρα κατά μήκος της επιφάνειας μικροσκοπικών στρωμάτων αργίλου.
Μεταβολισμός πρώτα
Παρόλο που το σενάριο RNA-First είναι πολύ δημοφιλές στους επιστήμονες της αρχής της ζωής, υπάρχει μια άλλη εξήγηση, η οποία προτείνει ότι ο μεταβολισμός ήρθε πριν από το RNA, το DNA ή την πρωτεΐνη. Αυτό το πρώτο σενάριο μεταβολισμού υποδηλώνει ότι η ζωή προέκυψε κοντά σε περιβάλλοντα υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, όπως αεραγωγούς βαθέων υδάτων, ζεστού νερού. Αυτές οι συνθήκες οδήγησαν σε αντιδράσεις που καταλύθηκαν από μέταλλα και οδήγησαν σε ένα πλούσιο μείγμα οργανικών ενώσεων. Αυτές οι ενώσεις με τη σειρά τους έγιναν τα δομικά στοιχεία για πολυμερή όπως πρωτεΐνες και RNA. Ωστόσο, κατά τη στιγμή της δημοσίευσης, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία που να εξηγούν οριστικά εάν η προσέγγιση του μεταβολισμού-πρώτη ή RNA World είναι σωστή.