Kom protein, DNA eller RNA først?

Betydelige bevis indikerer at alt liv på jorden i dag utviklet seg fra en felles felles forfader. Prosessen der den felles forfaren dannet av ikke-levende materie kalles abiogenese. Hvordan denne prosessen skjedde er ennå ikke helt forstått og er fremdeles et gjenstand for forskning. Blant forskere som er interessert i livets opprinnelse, om proteiner, RNA eller et annet molekyl kom først, er det et veldig diskutert tema.

I det berømte Urey-Miller-eksperimentet blandet forskere metan, vann, ammoniakk og hydrogen i et forsøk på å simulere atmosfæren på den tidlige jorden. Deretter skjøt de elektriske gnister gjennom denne blandingen for å simulere lyn. Denne prosessen ga aminosyrer og andre organiske forbindelser, og demonstrerte at forhold som de på den tidlige jorden kunne skape aminosyrer, byggesteinene til proteiner.

Men å komme fra en blanding av aminosyrer i løsning til et intakt, fungerende protein gir mange problemer. Over tid har proteiner i vann for eksempel en tendens til å bryte fra hverandre i stedet for å samles i lengre molekylære kjeder. Å spørre om proteiner eller DNA dukket opp, presenterer også et kjent problem med kylling eller egg. Proteiner kan katalysere kjemiske reaksjoner, og DNA kan lagre genetisk informasjon. Imidlertid er ingen av disse molekylene alene tilstrekkelig for livet; DNA og proteiner må være til stede.

En mulig løsning er den såkalte RNA World-tilnærmingen, der RNA kom før proteiner eller DNA. Denne løsningen er attraktiv fordi RNA kombinerer noen av egenskapene til proteiner og DNA. RNA kan katalysere kjemiske reaksjoner akkurat som proteiner, og det kan lagre genetisk informasjon akkurat som DNA. Og mobilmaskineriet som bruker RNA til å syntetisere protein, er delvis laget av RNA og er avhengig av RNA for å gjøre jobben sin. Dette antyder at RNA kan ha spilt en avgjørende rolle i livets tidlige historie.

Et problem med RNA World-hypotesen er imidlertid selve RNA-arten. RNA er en polymer eller kjede av nukleotider. Det er ikke helt klart hvordan disse nukleotidene dannet seg, eller hvordan de ville ha samlet seg for å danne polymerer under tidlige jordforhold.

I 2009 foreslo den britiske forskeren John Sutherland en brukbar løsning ved å kunngjøre at laboratoriet hans hadde funnet en prosess som kunne bygge nukleotider fra byggesteiner som sannsynligvis var tilstede tidlig Jord. Det er mulig at denne prosessen kunne ha gitt opphav til nukleotider, som deretter ble koblet sammen av reaksjoner som foregikk langs overflaten av mikroskopiske lag av leire.

Selv om RNA-First-scenariet er veldig populært blant forskere fra livets opprinnelse, er det en annen forklaring som foreslår at metabolismen kom før RNA, DNA eller protein. Dette første stoffskiftescenariet antyder at livet oppsto i nærheten av høytrykksmiljøer med høy temperatur, slik som åpninger med varmt vann og varmt vann. Disse forholdene drev reaksjoner katalysert av mineraler og ga opphav til en rik blanding av organiske forbindelser. Disse forbindelsene ble i sin tur byggesteinene for polymerer som proteiner og RNA. På tidspunktet for publiseringen er det imidlertid ikke nok bevis til å forklare avgjørende om metabolism-first eller RNA World-tilnærmingen er riktig.