Aanzienlijk bewijs geeft aan dat al het leven op aarde tegenwoordig is ontstaan uit een gedeelde gemeenschappelijke voorouder. Het proces waarbij die gemeenschappelijke voorouder uit niet-levende materie is gevormd, wordt abiogenese genoemd. Hoe dit proces plaatsvond is nog niet volledig begrepen en is nog onderwerp van onderzoek. Onder wetenschappers die geïnteresseerd zijn in de oorsprong van het leven, is het een veelbesproken onderwerp of eiwitten, RNA of een ander molecuul eerst kwam.
Eiwitten eerst
In het beroemde Urey-Miller-experiment mengden wetenschappers methaan, water, ammoniak en waterstof in een poging om de atmosfeer van de vroege aarde te simuleren. Vervolgens vuurden ze elektrische vonken door dit mengsel om bliksem te simuleren. Dit proces leverde aminozuren en andere organische verbindingen op, wat aantoont dat omstandigheden zoals die op de vroege aarde aminozuren konden creëren, de bouwstenen van eiwitten.
Maar om van een mengsel van aminozuren in oplossing tot een intact, functionerend eiwit te komen, levert dat veel problemen op. Na verloop van tijd hebben eiwitten in water bijvoorbeeld de neiging om uit elkaar te vallen in plaats van samen te werken tot langere moleculaire ketens. Ook de vraag of eiwitten of DNA voor het eerst verschenen, levert een bekend kip-of-ei-probleem op. Eiwitten kunnen chemische reacties katalyseren en DNA kan genetische informatie opslaan. Geen van deze moleculen alleen is echter voldoende voor het leven; DNA en eiwitten moeten aanwezig zijn.
RNA eerst
Een mogelijke oplossing is de zogenaamde RNA World-benadering, waarbij RNA voor eiwitten of DNA kwam. Deze oplossing is aantrekkelijk omdat RNA enkele eigenschappen van eiwitten en DNA combineert. RNA kan chemische reacties katalyseren, net als eiwitten, en het kan genetische informatie opslaan net als DNA. En de cellulaire machinerie die RNA gebruikt om eiwitten te synthetiseren, is gedeeltelijk gemaakt van RNA en vertrouwt op RNA om zijn werk te doen. Dit suggereert dat RNA mogelijk een cruciale rol heeft gespeeld in de vroege geschiedenis van het leven.
RNA-synthese
Een probleem met de RNA World-hypothese is echter de aard van RNA zelf. RNA is een polymeer of keten van nucleotiden. Het is niet helemaal duidelijk hoe deze nucleotiden zijn gevormd of hoe ze zouden zijn samengekomen om polymeren te vormen onder vroege aardse omstandigheden.
In 2009 stelde de Britse wetenschapper John Sutherland een werkbare oplossing voor door aan te kondigen dat zijn laboratorium had gevonden: een proces dat nucleotiden kon bouwen uit bouwstenen die waarschijnlijk in het begin aanwezig waren Aarde. Het is mogelijk dat dit proces aanleiding heeft gegeven tot nucleotiden, die vervolgens werden verbonden door reacties die plaatsvonden langs het oppervlak van microscopisch kleine kleilagen.
Metabolisme eerst
Hoewel het RNA-First-scenario erg populair is onder wetenschappers van oorsprong van het leven, is er een andere verklaring, die stelt dat metabolisme vóór RNA, DNA of eiwit kwam. Dit metabolisme-eerste scenario suggereert dat het leven is ontstaan in de buurt van omgevingen met hoge druk en hoge temperaturen, zoals diepzee-openingen met warm water. Deze omstandigheden leidden tot reacties die werden gekatalyseerd door mineralen en leidden tot een rijk mengsel van organische verbindingen. Deze verbindingen werden op hun beurt de bouwstenen voor polymeren zoals eiwitten en RNA. Op het moment van publicatie is er echter niet genoeg bewijs om afdoende uit te leggen of de metabolisme-eerst of RNA World-benadering correct is.