Le proteine, il DNA o l'RNA sono venuti prima?

Prove sostanziali indicano che tutta la vita sulla Terra oggi si è sviluppata da un antenato comune condiviso. Il processo mediante il quale quell'antenato comune si è formato dalla materia non vivente è chiamato abiogenesi. Come si è svolto questo processo non è ancora del tutto chiaro ed è ancora oggetto di ricerca. Tra gli scienziati interessati all'origine della vita, se le proteine, l'RNA o qualche altra molecola siano venute per prime è un argomento molto dibattuto.

Nel famoso esperimento di Urey-Miller, gli scienziati hanno mescolato metano, acqua, ammoniaca e idrogeno nel tentativo di simulare l'atmosfera della Terra primordiale. Successivamente hanno sparato scintille elettriche attraverso questa miscela per simulare un fulmine. Questo processo ha prodotto amminoacidi e altri composti organici, dimostrando che condizioni come quelle della Terra primordiale potevano creare amminoacidi, i mattoni delle proteine.

Ma passare da una miscela di aminoacidi in soluzione a una proteina intatta e funzionante presenta molti problemi. Ad esempio, nel tempo, le proteine ​​nell'acqua tendono a rompersi piuttosto che ad assemblarsi in catene molecolari più lunghe. Inoltre, chiedere se le proteine ​​o il DNA siano apparsi per primi presenta un familiare problema di uova o galline. Le proteine ​​possono catalizzare reazioni chimiche e il DNA può immagazzinare informazioni genetiche. Tuttavia, nessuna di queste molecole da sola è sufficiente per la vita; DNA e proteine ​​devono essere presenti.

Una possibile soluzione è il cosiddetto approccio RNA World, in cui l'RNA viene prima delle proteine ​​o del DNA. Questa soluzione è interessante perché l'RNA combina alcune delle caratteristiche delle proteine ​​e del DNA. L'RNA può catalizzare reazioni chimiche proprio come le proteine ​​e può immagazzinare informazioni genetiche proprio come il DNA. Inoltre, il macchinario cellulare che utilizza l'RNA per sintetizzare le proteine ​​è costituito in parte da RNA e si affida all'RNA per svolgere il proprio lavoro. Ciò suggerisce che l'RNA potrebbe aver svolto un ruolo cruciale nella prima storia della vita.

Un problema con l'ipotesi RNA World, tuttavia, è la natura dell'RNA stesso. L'RNA è un polimero o una catena di nucleotidi. Non è del tutto chiaro come si siano formati questi nucleotidi o come si sarebbero uniti per formare polimeri in condizioni della Terra primitiva.

Nel 2009, lo scienziato britannico John Sutherland ha proposto una soluzione praticabile annunciando che il suo laboratorio aveva trovato un processo che potrebbe costruire nucleotidi da elementi costitutivi che erano probabilmente presenti all'inizio Terra. È possibile che questo processo abbia dato origine a nucleotidi, che sono stati poi legati da reazioni avvenute lungo la superficie di strati microscopici di argilla.

Sebbene lo scenario RNA-First sia molto popolare tra gli scienziati dell'origine della vita, c'è un'altra spiegazione, che propone che il metabolismo sia venuto prima dell'RNA, del DNA o delle proteine. Questo scenario incentrato sul metabolismo suggerisce che la vita sia sorta vicino ad ambienti ad alta pressione e alta temperatura come le prese d'aria di acque calde e profonde. Queste condizioni hanno guidato le reazioni catalizzate dai minerali e hanno dato origine a una ricca miscela di composti organici. Questi composti a loro volta sono diventati gli elementi costitutivi di polimeri come proteine ​​e RNA. Al momento della pubblicazione, tuttavia, non ci sono prove sufficienti per spiegare in modo conclusivo se l'approccio metabolismo-first o RNA World sia corretto.