NộI Dung
Bằng chứng đáng kể chỉ ra rằng tất cả sự sống trên Trái đất ngày nay được phát triển từ một tổ tiên chung. Quá trình mà tổ tiên chung hình thành từ vật chất không sinh tồn được gọi là abiogenesis. Làm thế nào quá trình này diễn ra vẫn chưa được hiểu đầy đủ và vẫn là một chủ đề nghiên cứu. Trong số các nhà khoa học quan tâm đến nguồn gốc của sự sống, liệu protein, RNA hay một số phân tử khác xuất hiện đầu tiên là một chủ đề tranh luận sôi nổi.
Protein đầu tiên
Trong thí nghiệm nổi tiếng của Urey-Miller, các nhà khoa học đã trộn khí metan, nước, amoniac và hydro trong nỗ lực mô phỏng bầu khí quyển của Trái đất sơ khai. Tiếp theo họ bắn tia lửa điện qua hỗn hợp này để mô phỏng sét. Quá trình này mang lại axit amin và các hợp chất hữu cơ khác, chứng minh rằng các điều kiện như những điều kiện trên Trái đất sơ khai có thể tạo ra axit amin, khối xây dựng của protein.
Nhưng việc chuyển từ hỗn hợp axit amin trong dung dịch thành protein nguyên vẹn, hoạt động có nhiều vấn đề. Ví dụ, theo thời gian, protein trong nước có xu hướng tách ra thay vì tập hợp thành chuỗi phân tử dài hơn. Ngoài ra, hỏi xem protein hoặc DNA xuất hiện đầu tiên có phải là vấn đề trứng gà hay trứng quen thuộc không. Protein có thể xúc tác cho các phản ứng hóa học và DNA có thể lưu trữ thông tin di truyền. Tuy nhiên, cả hai phân tử này không đủ cho sự sống; DNA và protein phải có mặt.
RNA đầu tiên
Một giải pháp khả thi là cách tiếp cận được gọi là Thế giới RNA, trong đó RNA xuất hiện trước cả protein hoặc DNA. Giải pháp này hấp dẫn vì RNA kết hợp một số tính năng của protein và DNA. RNA có thể xúc tác các phản ứng hóa học giống như protein và nó có thể lưu trữ thông tin di truyền giống như DNA. Và, bộ máy di động sử dụng RNA để tổng hợp protein được tạo ra một phần từ RNA và dựa vào RNA để thực hiện công việc của mình. Điều này cho thấy RNA có thể đã đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử đầu đời.
Tổng hợp RNA
Tuy nhiên, một vấn đề với giả thuyết Thế giới RNA là bản chất của chính RNA. RNA là một polymer hoặc chuỗi nucleotide. Nó không hoàn toàn rõ ràng làm thế nào các nucleotide này hình thành hoặc làm thế nào chúng sẽ kết hợp với nhau để tạo thành các polyme trong điều kiện đầu Trái đất.
Năm 2009, nhà khoa học người Anh John Sutherland đã đề xuất một giải pháp khả thi bằng cách tuyên bố phòng thí nghiệm của ông đã tìm thấy một quá trình có thể tạo ra các nucleotide từ các khối xây dựng có lẽ có mặt trên Trái đất sơ khai. Có thể quá trình này có thể đã tạo ra các nucleotide, sau đó được liên kết bởi các phản ứng diễn ra dọc theo bề mặt của các lớp đất sét siêu nhỏ.
Trao đổi chất đầu tiên
Mặc dù kịch bản RNA-First rất phổ biến trong các nhà khoa học có nguồn gốc sự sống, nhưng có một lời giải thích khác, cho rằng sự trao đổi chất diễn ra trước RNA, DNA hoặc protein. Kịch bản đầu tiên về chuyển hóa này cho thấy rằng sự sống phát sinh gần các môi trường áp suất cao, nhiệt độ cao như nước biển sâu, nước nóng. Những điều kiện này đã thúc đẩy các phản ứng được xúc tác bởi các khoáng chất và tạo ra một hỗn hợp phong phú các hợp chất hữu cơ. Các hợp chất này lần lượt trở thành các khối xây dựng cho các polyme như protein và RNA. Tuy nhiên, tại thời điểm công bố, không có đủ bằng chứng để giải thích một cách thuyết phục liệu phương pháp chuyển hóa đầu tiên hay RNA World là chính xác.