Молекули рибонуклеїнової кислоти, можливо відповідальні за появу першого життя на Землі, могли вперше утворитися в дрібних теплих водоймах на поверхні планети. Міжнародний колектив вчених з Канади та Німеччини змоделював процеси, які могли відбуватися в таких водоймах, і зробив висновок, що азотисті підстави в такому випадку повинні були потрапити на Землю при зіткненні з метеоритами. Робота опублікована в.
Однією з гіпотез походження життя на Землі є модель світу РНК, згідно з якою однією з перших стадій виникнення життя на Землі був етап, коли генетична інформація кодувалася у формі рібонуклеїнових кислот. Однак правдоподібних механізмів утворення перших молекул РНК поки запропоновано не було. Невідомі ні джерела азотистих підстав на Землі, на якій, найімовірніше, в цей час була нейтральна, а не відновлювальна атмосфера, ні точні шляхи утворення нуклеотидів і полімеризації з них рибонуклеїнових кислот.
Зараз існує дві основні гіпотези, де формувалися РНК: це могло відбуватися в гідротермальних джерелах в океанах або в теплих дрібних водоймах на поверхні Землі. Друга гіпотеза вважається більш вірогідною через те, що всередині океану немає необхідної для полімеризації циклічної зміни сухих і вологих сезонів.
У своїй новій роботі міжнародний колектив вчених з Канади та Німеччини детально вивчив можливе утворення молекул РНК в дрібних поверхневих водоймах для найбільш вірогідних діапазонів умов на Землі в катархейський період (приблизно від 4,5 до 4 мільярди років тому). Точна температура, яка була на планеті в цей час, невідома, тому в своїй роботі вчені розглядають два можливих варіанти: близько 20 градусів Цельсія (модель «теплої» Протоземлі) і близько 65 градусів (модель «гарячої» Протоземлі). При цьому через відсутність озонового шару був досить високий рівень ультрафіолетового випромінювання. Як можливі джерела азотистих підстав вчені розглядали міжпланетний пил і метеорити, у зразках породи яких вже вдавалося знайти сліди аденіну, урацилу і гуаніну.
Враховуючи всі ці умови, вчені змоделювали процес зміни умов у водоймах протягом року в результаті опадів і процесів випаровування та інфільтрації рідини вглиб породи. Залежно від температурного режиму і рівня опадів, могло утворитися кілька стаціонарних режимів коливань температури і рівня води у водоймах, але для всіх з них були виражені сезонні коливання. Такі коливання призводили до того, що залежно від сезону для азотистої підстави переважала або реакція гідролізу, або реакція фотодисоціації.
Виявилося, що сезонні коливання дійсно можуть привести спочатку до утворення нуклеотидів, а потім і їх полімеризації в молекули РНК. При цьому початковим джерелом азотистих підстав повинні бути саме метеорити, кількість яких в епоху пізнього важкого бомбардування було достатньою для доставки на Землю необхідної кількості азотистих підстав.
Найбільш сприятливими умовами для утворення молекул РНК є температури від 50 до 80 градусів Целься, що підтверджує модель «гарячої» Протоземлі. При таких температурах весь процес утворення РНК займає всього кілька років: спочатку азотисті підстави, що потрапили на Землю з метеоритами, реагують з рибозою і джерелом фосфору з утворенням нуклеотидів. Згідно моделі, цей процес займає 2 або 3 роки. Після цього за 1 - 2 сезонних цикли відбувається полімерізація нуклеотидів. Така висока швидкість не дає системі, що утворилася, відкотитися назад і зруйнувати всі РНК, наприклад, в результаті ще одного зіткнення з метеоритом.
Незважаючи на зовнішню стрункість запропонованої моделі, у неї існують і очевидні недоліки. Так, за словами Джона Сазерленда, який запропонував у 2009 році новий шлях абіотичного синтезу рібонуклеотидів на Землі, у цього механізму є щонайменше дві проблеми. По-перше, дуже висока ймовірність розкладання азотистих підстав при зіткненні метеорита з Землею, тому що температура при цьому досягає 2300 градусів за Цельсієм. По-друге, земних умов може виявитися недостатньо для прямого утворення рібонуклеотидів з азотистих підстав і рібози, і зараз вважається, що це відбувалося за іншими механізмами.
Якщо запропонована гіпотеза все ж таки вірна, то виходячи з кількості метеоритів, що впали на Землю, світ РНК міг з'явитися на Землі через вже 200 мільйонів років після того, як умови на ній стали придатні для життя. З іншого боку, в недавній роботі група вчених з Чехії висловила гіпотезу, що склад атмосфери на Протоземлі в якийсь момент був відновлювальним і містив велику кількість чадного газу, аміаку і метану. А з такої атмосфери азотисті підстави могли утворитися і безпосередньо на Землі.