Суттєві докази вказують на те, що все життя на Землі сьогодні склалося із спільного спільного предка. Процес, за допомогою якого цей загальний предок утворився з неживої речовини, називається абіогенезом. Як цей процес відбувався, ще не до кінця зрозумілий і все ще є предметом дослідження. Серед науковців, які цікавляться походженням життя, чи білки, РНК чи якась інша молекула стояли на першому місці, є гостро дискусійною темою.
Білки в першу чергу
У знаменитому експерименті Урі-Міллера вчені змішували метан, воду, аміак та водень, намагаючись імітувати атмосферу ранньої Землі. Далі вони випускали електричні іскри через цю суміш для імітації блискавки. Цей процес давав амінокислоти та інші органічні сполуки, демонструючи, що такі умови, як на ранній Землі, можуть створювати амінокислоти, будівельні блоки білків.
Але потрапляння із суміші амінокислот у розчині до цілісного, функціонуючого білка представляє багато проблем. Наприклад, з часом білки у воді, як правило, розпадаються, а не збираються в довші молекулярні ланцюги. Крім того, запитання, чи вперше з’явилися білки або ДНК, є знайомою проблемою курки чи яйця. Білки можуть каталізувати хімічні реакції, а ДНК може зберігати генетичну інформацію. Однак жодної з цих молекул одних недостатньо для життя; ДНК і білки повинні бути присутніми.
По-перше, РНК
Одним із можливих рішень є так званий підхід до РНК-світу, при якому РНК з’явилася раніше або білків, або ДНК. Це рішення є привабливим, оскільки РНК поєднує в собі деякі особливості білків і ДНК. РНК може каталізувати хімічні реакції так само, як білки, і вона може зберігати генетичну інформацію так само, як і ДНК. І клітинна техніка, яка використовує РНК для синтезу білка, частково складається з РНК і покладається на РНК, щоб виконувати свою роботу. Це свідчить про те, що РНК могла зіграти вирішальну роль у ранній історії життя.
Синтез РНК
Однак однією з проблем гіпотези про РНК-світ є природа самої РНК. РНК - це полімер або ланцюг нуклеотидів. Не зовсім зрозуміло, як ці нуклеотиди утворювались або як вони могли б об’єднатися, утворюючи полімери в умовах ранньої Землі.
У 2009 році британський вчений Джон Сазерленд запропонував дієве рішення, оголосивши, що його лабораторія знайшла процес, який міг побудувати нуклеотиди з будівельних блоків, які, ймовірно, були присутні на початку Земля. Цілком можливо, що цей процес міг породити нуклеотиди, які потім зв’язувались реакціями, що проходили вздовж поверхні мікроскопічних шарів глини.
По-перше, метаболізм
Незважаючи на те, що сценарій РНК-перший дуже популярний серед вчених про походження життя, існує ще одне пояснення, яке передбачає, що метаболізм стався раніше РНК, ДНК або білка. Цей перший сценарій метаболізму свідчить про те, що життя виникло поблизу середовищ з високим тиском і високою температурою, таких як глибоководні вентиляційні отвори з гарячою водою. Ці умови викликали реакції, каталізовані мінералами, і породили багату суміш органічних сполук. Ці сполуки, в свою чергу, стали будівельними матеріалами для таких полімерів, як білки та РНК. На момент публікації, однак, недостатньо доказів, щоб остаточно пояснити, чи правильний підхід, що стосується першого метаболізму або РНК.