Des preuves substantielles indiquent que toute la vie sur Terre aujourd'hui s'est développée à partir d'un ancêtre commun partagé. Le processus par lequel cet ancêtre commun formé à partir de matière non vivante est appelé abiogenèse. La manière dont ce processus s'est déroulé n'est pas encore entièrement comprise et fait toujours l'objet de recherches. Parmi les scientifiques s'intéressant à l'origine de la vie, savoir si les protéines, l'ARN ou une autre molécule sont venus en premier est un sujet très débattu.
Les protéines d'abord
Dans la célèbre expérience Urey-Miller, les scientifiques ont mélangé du méthane, de l'eau, de l'ammoniac et de l'hydrogène dans le but de simuler l'atmosphère de la Terre primitive. Ensuite, ils ont tiré des étincelles électriques à travers ce mélange pour simuler la foudre. Ce processus a produit des acides aminés et d'autres composés organiques, démontrant que des conditions comme celles de la Terre primitive pouvaient créer des acides aminés, les éléments constitutifs des protéines.
Mais passer d'un mélange d'acides aminés en solution à une protéine intacte et fonctionnelle présente de nombreux problèmes. Par exemple, au fil du temps, les protéines dans l'eau ont tendance à se séparer au lieu de s'assembler en chaînes moléculaires plus longues. De plus, demander si des protéines ou de l'ADN sont apparus en premier présente un problème familier de poule ou d'œuf. Les protéines peuvent catalyser des réactions chimiques et l'ADN peut stocker des informations génétiques. Cependant, aucune de ces molécules seule n'est suffisante pour la vie; L'ADN et les protéines doivent être présents.
ARN d'abord
Une solution possible est l'approche dite du monde de l'ARN, dans laquelle l'ARN est venu avant les protéines ou l'ADN. Cette solution est intéressante car l'ARN combine certaines des caractéristiques des protéines et de l'ADN. L'ARN peut catalyser des réactions chimiques tout comme les protéines, et il peut stocker des informations génétiques tout comme l'ADN. Et, la machinerie cellulaire qui utilise l'ARN pour synthétiser les protéines est constituée en partie d'ARN et repose sur l'ARN pour faire son travail. Cela suggère que l'ARN pourrait avoir joué un rôle crucial dans l'histoire précoce de la vie.
Synthèse d'ARN
Un problème avec l'hypothèse du monde de l'ARN, cependant, est la nature de l'ARN lui-même. L'ARN est un polymère ou une chaîne de nucléotides. On ne sait pas tout à fait comment ces nucléotides se sont formés ou comment ils se seraient réunis pour former des polymères dans les conditions de la Terre primitive.
En 2009, le scientifique britannique John Sutherland a proposé une solution viable en annonçant que son laboratoire avait trouvé un processus qui pourrait construire des nucléotides à partir de blocs de construction qui étaient probablement présents au début Terre. Il est possible que ce processus ait donné naissance à des nucléotides, qui ont ensuite été liés par des réactions se déroulant à la surface de couches microscopiques d'argile.
Le métabolisme d'abord
Bien que le scénario RNA-First soit très populaire parmi les scientifiques de l'origine de la vie, il existe une autre explication, qui propose que le métabolisme soit venu avant l'ARN, l'ADN ou les protéines. Ce scénario axé sur le métabolisme suggère que la vie est apparue à proximité d'environnements à haute pression et à haute température tels que les bouches d'eau chaude en eau profonde. Ces conditions ont entraîné des réactions catalysées par les minéraux et ont donné naissance à un riche mélange de composés organiques. Ces composés sont à leur tour devenus les éléments constitutifs de polymères tels que les protéines et l'ARN. Au moment de la publication, cependant, il n'y a pas suffisamment de preuves pour expliquer de manière concluante si l'approche métabolisme d'abord ou RNA World est correcte.
