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Des preuves substantielles indiquent que toute la vie sur Terre aujourd'hui s'est développée à partir d'un ancêtre commun commun. Le processus par lequel cet ancêtre commun formé à partir de matière non vivante est appelé abiogenèse. La manière dont ce processus a eu lieu n’est pas encore totalement comprise et fait toujours l’objet de recherches. Parmi les scientifiques intéressés par l’origine de la vie, la question de savoir si les protéines, l’ARN ou une autre molécule est arrivée en premier est un sujet très controversé.
Les protéines d'abord
Dans la célèbre expérience Urey-Miller, les scientifiques ont mélangé du méthane, de l'eau, de l'ammoniac et de l'hydrogène dans le but de simuler l'atmosphère de la Terre primitive. Ensuite, ils ont tiré des étincelles électriques à travers ce mélange pour simuler la foudre. Ce processus a produit des acides aminés et d'autres composés organiques, démontrant que des conditions similaires à celles de la Terre primitive pourraient créer des acides aminés, éléments constitutifs des protéines.
Cependant, le passage d’un mélange d’acides aminés en solution à une protéine fonctionnelle en bon état pose de nombreux problèmes. Par exemple, avec le temps, les protéines dans l'eau ont tendance à se séparer plutôt qu'à s'assembler en chaînes moléculaires plus longues. De plus, demander si les protéines ou l’ADN sont apparus en premier pose un problème familier entre la poule et l’œuf. Les protéines peuvent catalyser les réactions chimiques et l'ADN peut stocker des informations génétiques. Cependant, aucune de ces molécules ne suffit à elle seule à la vie; L'ADN et les protéines doivent être présents.
ARN d'abord
Une solution possible est l'approche dite du monde d'ARN, dans laquelle l'ARN est venu avant les protéines ou l'ADN. Cette solution est attrayante car l’ARN combine certaines des caractéristiques des protéines et de l’ADN. L'ARN peut catalyser des réactions chimiques, tout comme les protéines, et stocker des informations génétiques, tout comme l'ADN. Et, la machinerie cellulaire qui utilise l'ARN pour synthétiser une protéine est en partie constituée d'ARN et repose sur l'ARN pour faire son travail. Cela suggère que l'ARN pourrait avoir joué un rôle crucial dans les débuts de la vie.
Synthèse d'ARN
L’hypothèse de l’ARN World pose toutefois un problème, mais c’est la nature même de l’ARN. L'ARN est un polymère ou une chaîne de nucléotides. Ce n'est pas tout à fait clair comment ces nucléotides se sont formés ou comment ils se seraient réunis pour former des polymères dans les conditions de la Terre primitive.
En 2009, le scientifique britannique John Sutherland a proposé une solution viable en annonçant que son laboratoire avait découvert un processus capable de construire des nucléotides à partir de blocs de construction probablement présents sur la Terre primitive. Il est possible que ce processus ait pu donner naissance à des nucléotides, qui ont ensuite été liés par des réactions se déroulant à la surface de couches microscopiques d’argile.
Métabolisme d'abord
Bien que le scénario RNA-First soit très populaire parmi les scientifiques de l’origine de la vie, il existe une autre explication, qui suggère que le métabolisme a précédé l’ARN, l’ADN ou les protéines. Ce premier scénario de métabolisme suggère que la vie est apparue à proximité d’environnements à haute pression et à haute température, tels que des bouches d’échauffement en eau profonde. Ces conditions ont entraîné des réactions catalysées par des minéraux et ont donné lieu à un riche mélange de composés organiques. Ces composés sont à leur tour devenus les éléments constitutifs de polymères tels que les protéines et l'ARN. Au moment de la publication, toutefois, il n’existait pas suffisamment de preuves pour expliquer de manière concluante si l’approche métabolisme d’abord ou RNA World était correcte.