Имеются веские доказательства того, что все живое на Земле сегодня произошло от общего предка. Процесс, в результате которого общий предок образовался из неживой материи, называется абиогенезом. Как происходил этот процесс, до конца не изучено и все еще является предметом исследования. Среди ученых, интересующихся происхождением жизни, вопрос о том, были ли сначала белки, РНК или какая-либо другая молекула, является предметом горячих споров.
Белки в первую очередь
В знаменитом эксперименте Ури-Миллера ученые смешали метан, воду, аммиак и водород, пытаясь имитировать атмосферу ранней Земли. Затем они зажгли эту смесь электрическими искрами, чтобы имитировать молнию. В результате этого процесса были получены аминокислоты и другие органические соединения, демонстрирующие, что условия, подобные тем, которые существовали на ранней Земле, могли создавать аминокислоты, строительные блоки белков.
Но переход от смеси аминокислот в растворе к целому функционирующему белку представляет множество проблем. Например, со временем белки в воде имеют тенденцию распадаться, а не собираться в более длинные молекулярные цепи. Кроме того, вопрос о том, появились ли белки или ДНК первыми, представляет собой знакомую проблему курицы или яйца. Белки могут катализировать химические реакции, а ДНК может хранить генетическую информацию. Однако ни одной из этих молекул недостаточно для жизни; Должны присутствовать ДНК и белки.
РНК Сначала
Одним из возможных решений является так называемый подход «Мир РНК», в котором РНК предшествовала белкам или ДНК. Это решение привлекательно, потому что РНК сочетает в себе некоторые свойства белков и ДНК. РНК может катализировать химические реакции, как белки, и хранить генетическую информацию, как ДНК. И клеточный аппарат, который использует РНК для синтеза белка, частично состоит из РНК и полагается на РНК для выполнения своей работы. Это предполагает, что РНК могла сыграть решающую роль в ранней истории жизни.
Синтез РНК
Однако одна проблема с гипотезой мира РНК заключается в природе самой РНК. РНК - это полимер или цепь нуклеотидов. Не совсем понятно, как эти нуклеотиды образовались или как они могли бы собраться вместе, чтобы сформировать полимеры в условиях ранней Земли.
В 2009 году британский ученый Джон Сазерленд предложил работоспособное решение, объявив, что его лаборатория обнаружила процесс, который мог строить нуклеотиды из строительных блоков, которые, вероятно, присутствовали на ранних этапах Земля. Возможно, этот процесс мог дать начало нуклеотидам, которые затем были связаны реакциями, происходящими на поверхности микроскопических слоев глины.
Метаболизм прежде всего
Хотя сценарий «Сначала РНК» очень популярен среди ученых, занимающихся исследованием происхождения жизни, существует другое объяснение, согласно которому метаболизм предшествовал РНК, ДНК или белку. Этот сценарий, основанный на метаболизме, предполагает, что жизнь возникла вблизи сред с высоким давлением и высокой температурой, таких как глубоководные источники с горячей водой. Эти условия привели к реакциям, катализируемым минералами, и привели к образованию богатой смеси органических соединений. Эти соединения, в свою очередь, стали строительными блоками для полимеров, таких как белки и РНК. Однако на момент публикации недостаточно доказательств, чтобы окончательно объяснить, верен ли подход «сначала метаболизм» или «мир РНК».