Inhoud
Aanzienlijk bewijs geeft aan dat al het leven op aarde vandaag is ontwikkeld vanuit een gedeelde gemeenschappelijke voorouder. Het proces waardoor die gemeenschappelijke voorouder gevormd uit niet-levende materie wordt abiogenese genoemd. Hoe dit proces plaatsvond is nog niet volledig begrepen en is nog steeds onderwerp van onderzoek. Onder wetenschappers die geïnteresseerd zijn in de oorsprong van het leven, is de vraag of proteïnen, RNA of een ander molecuul eerst kwamen een veelbesproken onderwerp.
Eiwitten eerst
In het beroemde Urey-Miller-experiment mengden wetenschappers methaan, water, ammoniak en waterstof in een poging de atmosfeer van de vroege aarde te simuleren. Vervolgens vuurden ze elektrische vonken door dit mengsel om bliksem te simuleren. Dit proces leverde aminozuren en andere organische verbindingen op, wat aantoont dat omstandigheden zoals die op de vroege aarde aminozuren kunnen vormen, de bouwstenen van eiwitten.
Maar het krijgen van een mengsel van aminozuren in oplossing naar een intact, functionerend eiwit levert veel problemen op. In de loop van de tijd hebben eiwitten in water bijvoorbeeld de neiging om uiteen te vallen in plaats van zich te verzamelen in langere moleculaire ketens. De vraag of eiwitten of DNA voor het eerst verscheen, vormt ook een bekend probleem met kip of ei. Eiwitten kunnen chemische reacties katalyseren en DNA kan genetische informatie opslaan. Geen van deze moleculen alleen is echter voldoende voor het leven; DNA en eiwitten moeten aanwezig zijn.
RNA eerst
Een mogelijke oplossing is de zogenaamde RNA World-benadering, waarbij RNA vóór eiwitten of DNA kwam. Deze oplossing is aantrekkelijk omdat RNA enkele kenmerken van eiwitten en DNA combineert. RNA kan chemische reacties net als eiwitten katalyseren en het kan genetische informatie opslaan net als DNA. En de cellulaire machine die RNA gebruikt om eiwitten te synthetiseren, is deels gemaakt van RNA en vertrouwt op RNA om zijn werk te doen. Dit suggereert dat RNA mogelijk een cruciale rol heeft gespeeld in de vroege geschiedenis van het leven.
RNA-synthese
Een probleem met de RNA World-hypothese is echter de aard van RNA zelf. RNA is een polymeer of keten van nucleotiden. Het is niet helemaal duidelijk hoe deze nucleotiden werden gevormd of hoe ze zouden zijn samengekomen om polymeren te vormen onder vroege aardse omstandigheden.
In 2009 stelde de Britse wetenschapper John Sutherland een werkbare oplossing voor door aan te kondigen dat zijn laboratorium een proces had gevonden dat nucleotiden kon bouwen uit bouwstenen die waarschijnlijk op de vroege aarde aanwezig waren. Het is mogelijk dat dit proces aanleiding heeft gegeven tot nucleotiden, die vervolgens waren verbonden door reacties die plaatsvonden langs het oppervlak van microscopische lagen klei.
Eerst metabolisme
Hoewel het RNA-First-scenario erg populair is onder wetenschappers van de oorsprong van het leven, is er een andere verklaring die suggereert dat metabolisme vóór RNA, DNA of eiwit kwam. Dit eerste metabolisme suggereert dat het leven ontstond in de buurt van omgevingen met hoge druk en hoge temperaturen, zoals diepzee-openingen met warm water. Deze omstandigheden veroorzaakten reacties gekatalyseerd door mineralen en gaven aanleiding tot een rijk mengsel van organische verbindingen. Deze verbindingen werden op hun beurt de bouwstenen voor polymeren zoals eiwitten en RNA. Op het moment van publicatie is er echter onvoldoende bewijs om afdoende te verklaren of de metabolism-first of RNA World-benadering correct is.