Περιεχόμενο
Σημαντικά στοιχεία δείχνουν ότι όλη η ζωή στη Γη σήμερα αναπτύχθηκε από έναν κοινό κοινό πρόγονο. Η διαδικασία με την οποία ο κοινός πρόγονος σχηματίστηκε από μη βιώσιμη ύλη ονομάζεται αβιογένεση. Ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιήθηκε αυτή η διαδικασία δεν έχει ακόμη κατανοηθεί πλήρως και εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο έρευνας. Μεταξύ των επιστημόνων που ενδιαφέρονται για την προέλευση της ζωής, είτε οι πρωτεΐνες, το RNA ή κάποιο άλλο μόριο ήρθε πρώτο, είναι ένα ζήτημα που συζητιζόταν έντονα.
Πρωτεΐνες Πρώτα
Στο περίφημο πείραμα Urey-Miller, οι επιστήμονες μείωναν μεθάνιο, νερό, αμμωνία και υδρογόνο σε μια προσπάθεια να προσομοιώσουν την ατμόσφαιρα της πρώιμης Γης. Στη συνέχεια πυροδότησαν ηλεκτρικούς σπινθήρες μέσω αυτού του μίγματος για να προσομοιώσουν κεραυνούς. Αυτή η διαδικασία απέδωσε αμινοξέα και άλλες οργανικές ενώσεις, αποδεικνύοντας ότι συνθήκες όπως αυτές της πρώιμης Γης θα μπορούσαν να δημιουργήσουν αμινοξέα, τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών.
Αλλά η λήψη ενός μείγματος αμινοξέων σε διάλυμα σε μια άθικτη, λειτουργούσα πρωτεΐνη παρουσιάζει πολλά προβλήματα. Για παράδειγμα, με την πάροδο του χρόνου, οι πρωτεΐνες στο νερό τείνουν να διασπαστούν παρά να συναρμολογηθούν σε μεγαλύτερες μοριακές αλυσίδες. Επίσης, η ερώτηση εάν οι πρωτεΐνες ή το DNA εμφανίστηκαν πρώτα παρουσιάζει ένα γνωστό πρόβλημα κοτόπουλου ή αυγού. Οι πρωτεΐνες μπορούν να καταλύσουν τις χημικές αντιδράσεις και το DNA μπορεί να αποθηκεύσει τις γενετικές πληροφορίες. Ωστόσο, κανένα από αυτά τα μόρια δεν είναι μόνο επαρκές για τη ζωή. Το DNA και οι πρωτεΐνες πρέπει να υπάρχουν.
RNA Πρώτον
Μια πιθανή λύση είναι η αποκαλούμενη προσέγγιση RNA World, στην οποία το RNA προήλθε είτε από πρωτεΐνες είτε από DNA. Αυτή η λύση είναι ελκυστική επειδή το RNA συνδυάζει μερικά από τα χαρακτηριστικά των πρωτεϊνών και του DNA. Το RNA μπορεί να καταλύει τις χημικές αντιδράσεις ακριβώς όπως οι πρωτεΐνες και μπορεί να αποθηκεύσει τις γενετικές πληροφορίες ακριβώς όπως το DNA. Και, ο κυτταρικός μηχανισμός που χρησιμοποιεί το RNA για να συνθέσει πρωτεΐνη παράγεται εν μέρει από το RNA και βασίζεται στο RNA για να κάνει τη δουλειά του. Αυτό υποδηλώνει ότι το RNA ίσως έπαιξε σημαντικό ρόλο στην πρώιμη ιστορία της ζωής.
RNA Synthesis
Ένα πρόβλημα με την υπόθεση RNA World, ωστόσο, είναι η φύση του ίδιου του RNA. Το RNA είναι ένα πολυμερές ή μια αλυσίδα νουκλεοτιδίων. Δεν είναι απολύτως σαφές πώς σχηματίστηκαν αυτά τα νουκλεοτίδια ή πώς θα έρθουν μαζί για να σχηματίσουν πολυμερή υπό συνθήκες πρώιμης γης.
Το 2009, ο βρετανός επιστήμονας John Sutherland πρότεινε μια εφαρμόσιμη λύση, ανακοινώνοντας ότι το εργαστήριό του είχε βρει μια διαδικασία που θα μπορούσε να δημιουργήσει νουκλεοτίδια από δομικά στοιχεία που ήταν πιθανώς παρόντα στην πρώιμη Γη. Είναι πιθανό ότι αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να οδηγήσει σε νουκλεοτίδια, τα οποία στη συνέχεια συνδέονται με αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά μήκος της επιφάνειας των μικροσκοπικών στρωμάτων πηλού.
Μεταβολισμός πρώτα
Αν και το σενάριο RNA-First είναι πολύ δημοφιλές μεταξύ των επιστημόνων της προέλευσης ζωής, υπάρχει άλλη μια εξήγηση, η οποία προτείνει ότι ο μεταβολισμός ήρθε πριν από το RNA, το DNA ή την πρωτεΐνη. Αυτό το πρώτο σενάριο του μεταβολισμού υποδηλώνει ότι η ζωή δημιουργήθηκε κοντά σε περιβάλλοντα υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, όπως ανοιγόμενα καυτά νερά. Αυτές οι συνθήκες οδήγησαν σε αντιδράσεις καταλυόμενες από ανόργανα άλατα και έδωσαν ένα πλούσιο μίγμα οργανικών ενώσεων. Αυτές οι ενώσεις με τη σειρά τους έγιναν τα δομικά στοιχεία για πολυμερή όπως πρωτεΐνες και RNA. Κατά τη στιγμή της δημοσίευσης, ωστόσο, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία που να εξηγούν με ακρίβεια εάν η προσέγγιση του μεταβολισμού-πρώτου ή RNA World είναι σωστή.