Фізико-хімічні умови на давній Землі сприяли відбору довших молекул РНК, в яких могло бути записано більше інформації.
Вважається, що життя на Землі починалося з молекул, які могли створювати копії самих себе, одночасно запам'ятовуючи зміни-мутації, що потрапляють в них. За найбільш поширеною гіпотезою, такими молекулами були РНК, оскільки саме РНК можуть без сторонньої допомоги виконувати деякі хімічні реакції - наприклад, здійснювати власне складання з нуклеотидів. Так що в початкові часи на Землі «мешкали» досить самостійні молекули, здатні розмножуватися без сторонньої допомоги. ДНК, будучи більш стабільною, ніж РНК, але не володіє каталітичними здібностями, з'явилася пізніше як ємність для зберігання інформації.
Які молекули отримували б перевагу? Напрошується відповідь - більш короткі, тому що їх швидше скопіювати, тобто у них була б вище швидкість розмноження і вони просто відбирали б всі ресурси у більш довгих молекул. Але, оскільки принципи кодування інформації у тих і в інших однакові, то короткі РНК будуть менш інформативними, тобто більш простими, більш примітивними. Однак перевага все ж залишилася за довгими РНК, саме вони можуть тримати в собі достатньо інформації для виробництва білка, без чого подальший розвиток життя не відбувся б. Як пояснити такий парадокс (природно, не використовуючи як аргументи «прагнення до досконалості» та іншу подібну містику)?
Можливе рішення запропонували дослідники з Мюнхенського університету Людвіга-Максиміліана (Німеччина). Згідно з однією з моделей розвитку життя, перші молекули-реплікатори могли розмножуватися в наскрізних порах, що покривали породи на дні найдавнішого океану. Якщо така пора знаходилася поруч з геотермальним джерелом, то в ній утворювалася різність температур: біля її отвору циркулювали потоки дуже гарячої води, що нагрівали верхню половину пори. Розчин, що знаходився тут, нагрівався теж, збільшувався в обсязі і виходив назовні, а замість нього з протилежного отвору в пору заходили нові порції речовин, необхідних для біохімічного синтезу. Як поводилися в таких умовах РНК різної довжини, які перебувають у порі? Дітер Браун (Dieter Braun) і його колеги в статті в Nature Chemistry висловлюють припущення, що довгі РНК могли йти в холодну зону внаслідок термофорезу. Так називають відштовхування частинок нагрітими тілами: якщо у нас є нерівномірно нагріта частинка, то від її більш теплої поверхні молекули середовища (наприклад, газу) будуть відштовхуватися сильніше, ніж від більш холодної, тобто сама частинка отримує сильний імпульс в більш холодну сторону. Через це, наприклад, покриваються пилом поверхні, звернені до нагрівального приладу.
У рідині на термофорез впливає заряд частинки: відомо, що більший заряд тягне в холодну сторону. Отже, довгі РНК, що володіють великим зарядом, будуть залишатися в порі, тяжіючи до холодної її сторони, тоді як короткі з більшою ймовірністю будуть підніматися до гарячого отвору і вимиватися з «мікрореактора». Так умови середовища сприятимуть довшим, складнішим молекулам.
Для перевірки гіпотези дослідники використовували скляний капіляр, заповнений фрагментами ДНК і всіма необхідними реагентами для їх реплікації. ДНК узяли тому, що для РНК, за словами авторів роботи, немає задовільного лабораторного методу розмноження за відсутності ДНК-матриці, тоді як для ДНК потрібно було тільки відтворити умови звичайної полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), яка зараз широко використовується навіть у клінічних аналізах. Крім того, поведінка обох нуклеїнових кислот при термофорезі не дуже відрізняється. Коли, імітуючи доісторичну пору, в трубці створили градієнт температури, виявилося, що більш довгі молекули дійсно схильні залишатися всередині, де похолодніше. Як результат, кількість довгих молекул зростала, тоді як короткі, що скупчуються біля нагрітого кінця, вилітали назовні і поступово «вимирали».
Звичайно, виникає питання, чи достатньо було таких гаряче-холодних пір на зорі життя, щоб дозволити довгим інформаційним молекулам зайняти Землю. Одна справа - сучасна лабораторія, інша - доісторичний океан. Однак деякі біохіміки (наприклад, Ірен Чен (Irene Chen) з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі) вважають, що тут необов'язково покладатися тільки на гідротермальні джерела, такий градієнт температур міг виникати через нерівномірне нагрівання на сонці. Отже, «екологічні ніші», сприятливі для складних молекул, могли траплятися на Землі набагато частіше, ніж може здатися на перший погляд.