Ηδη από το 1924, ο Σοβιετικός βιοχημικός Αλεξάντρ Ιβάνοβιτς Οπάριν, διατύπωσε «την πρώτη και θεμελιώδη σύγχρονη προσέγγιση του προβλήματος» της εμφάνισης της ζωής πάνω στη Γη (σύμφωνα με τα λόγια του Ιρλανδού συναδέλφου του, Τζέιμς Μπερνάλ). «Δεν υπάρχει καμία θεμελιώδης διαφορά ανάμεσα σε ένα ζωντανό οργανισμό και στην άζωη ύλη. Ο πολυσύνθετος συνδυασμός εκδηλώσεων και ιδιοτήτων που είναι τόσο χαρακτηριστικές για τη ζωή, πρέπει να ξεπήδησαν στην πορεία της εξέλιξης της ύλης», έγραφε ο Οπάριν. Στις δεκαετίες που ακολούθησαν, τόσο ο ίδιος όσο και αρκετοί άλλοι συνάδελφοί του έδειξαν πειραματικά, και πέρα από κάθε αμφιβολία, πως από την ανόργανη ύλη, μέσα στις συνθήκες της πρώιμης Γης, αναπτύχθηκαν οι πρόδρομες της ζωής οργανικές ουσίες (τα αμινοξέα από τα οποία συντίθενται οι πρωτεΐνες και σειρά άλλων λιγότερο πολύπλοκων οργανικών χημικών ενώσεων). Αργότερα, ανακαλύφθηκαν πολλές από αυτές τις οργανικές ουσίες ακόμα και μέσα στα διαστρικά νέφη, που δημιουργούνται από χημικές αλληλεπιδράσεις των αερίων υπό την επίδραση της ακτινοβολίας των αστέρων.

Ωστόσο, η επιστημονική ερμηνεία της εμφάνισης της ζωής έπρεπε να ξεπεράσει άλλα δύο μεγάλα εμπόδια. Πώς εμφανίστηκαν τα πρώτα μόρια DNA, δηλαδή τα μόρια που μπορούν, στο πλαίσιο λειτουργίας του κυττάρου, να αναπαράγουν τον εαυτό τους, οδηγώντας τελικά σε διπλασιασμό ολόκληρου του κυττάρου; Και ποιος ήταν ο πρώτος φορέας, το πρωτοκύτταρο, ο αρχέγονος σάκος αυτού του γενετικού υλικού και πώς σχηματίστηκε; Οι περισσότεροι επιστήμονες συμφώνησαν ότι πριν από τη βασισμένη στο DNA ζωή πρέπει να υπήρχε μια απλούστερη μορφή ζωής, που δε συναντάται πια πάνω στη Γη. Το κλειδί γι' αυτό το νέο κόσμο έδωσε η ανακάλυψη του Τομ Κεκ (του χάρισε το βραβείο Νόμπελ) στις αρχές της δεκαετίας του 1980, ότι το RNA μπορεί να κάνει πολύ περισσότερα πράγματα από το να μεταφέρει απλώς μηνύματα από το DNA στις πρωτεΐνες. Συγκεκριμένα, ανακάλυψε ένα μονοκύτταρο οργανισμό που διαθέτει μόρια RNA ικανά να λειτουργήσουν σαν απλά ένζυμα. Τα μόρια αυτά, γνωστά ως ριβόζυμα, μπορούν να μεταφέρουν γενετική πληροφορία, όπως το DNA, αλλά και να καταλύσουν βιοχημικές αντιδράσεις, όπως κάνουν οι πρωτεΐνες.

Οι επιστήμονες που μελετούσαν την προέλευση της ζωής στράφηκαν στο RNA. Σύμφωνα με τη θεωρία που αναπτύχθηκε, απλές μορφές ζωής, βασισμένες στο RNA μπορεί να εξελίχτηκαν επί εκατομμύρια χρόνια μέχρι τελικά να αποκτήσουν την ικανότητα να συνθέτουν πρωτεΐνες και να κατασκευάζουν μόρια DNA. Επειδή ο συνδυασμός DNA και πρωτεϊνών ήταν πιο αποτελεσματικός, η φυσική επιλογή οδήγησε στην απόλυτη κυριαρχία των νέων οργανισμών και στη διατήρηση του RNA μέσα σ' αυτούς μόνο για δευτερεύοντες ρόλους. Ομως, το RNA αυτών των πρωτοκυττάρων θα έπρεπε να επιτελεί πολύ περισσότερες λειτουργίες από τα ριβόζυμα. Κυρίως θα έπρεπε να λειτουργεί σαν ρεπλικάση, δηλαδή σαν ένζυμο που μπορεί να κατασκευάζει άλλα μόρια RNA.

Το 1991, ο Τζακ Σόστακ της ιατρικής σχολής του Χάρβαρντ και οι συνεργάτες του κατασκεύασαν ένα μόριο RNA που μπορούσε να συνθέσει άλλα μόρια RNA από μικρότερα κομμάτια RNA. Ομως, ακόμα και τα ριβόζυμα έχουν την ποιοτικά ανώτερη ικανότητα να κατασκευάζουν RNA νουκλεοτίδιο το νουκλεοτίδιο. Ο Σόστακ σκέφτηκε να αλλάξει τακτική. Αντί να σχεδιάσει το RNA που αναζητούσε, αποφάσισε να καταφύγει στη φυσική επιλογή. Παρασκεύασε τρισεκατομμύρια μόρια RNA, συνδυάζοντας τυχαία τα τέσσερα νουκλεοτίδια (αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη, ουρακίλη). Μετά τα έβαλε σε ένα περιβάλλον, όπου θα αναπαράγονταν (με κάποιες μεταλλάξεις) μόνο εκείνα που θα κατάφερναν ένα συγκεκριμένο έργο, π.χ. να συνδεθούν με κάποιο συγκεκριμένο μόριο. Από «γενιά» σε «γενιά» τα μόρια RNA βελτίωναν όλο και περισσότερο την ικανότητά τους να συνδέονται με το μόριο στόχο. Τα μόρια αυτά τα ονόμασε απταμερή. Επανέλαβε τη δουλιά του με ριβόζυμα και είχε την ίδια επιτυχία.

Εξελίσσοντας ένα από τα απταμερή του Σόζακ, ένας από τους παλιούς του φοιτητές, ο Ντέιβιντ Μπαρτέλ, έφτιαξε μαζί με τους συνεργάτες του στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT) ριβόζυμα που μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ένα μόριο RNA σαν πρότυπο για την προσθήκη νουκλεοτιδίων σε ένα τρίτο κομμάτι RNA. Τώρα προσπαθούν να αυξήσουν τον αριθμό των νουκλεοτιδίων που μπορούν να προσθέσουν τα τεχνητά ριβόζυμα, από τα 14 της αρχικής εκδοχής, μέχρι τα 100 ή και τα 200. Γνωρίζουν πια ότι είναι εφικτό. Μένει να βρουν τον τρόπο.

Η ασφαλέστερη απόδειξη ότι η ζωή άρχισε σαν ένας οργανισμός βασισμένος στο RNA θα ήταν φυσικά... η δημιουργία ενός τέτοιου οργανισμού. Αλλά από το RNA με τις εξελιγμένες ιδιότητες ριβόζυμου μέχρι ένα πρωτοκύτταρο υπάρχει μεγάλη απόσταση. Ολοι οι ζωντανοί οργανισμοί που γνωρίζουμε διατηρούν το DNA, το RNA και τις πρωτεΐνες τους μέσα σε κυτταρικές μεμβράνες. Αυτές οι ελαιώδεις φυσαλίδες εμποδίζουν την έξοδο των μεγάλων μορίων και επιτρέπουν την είσοδο των μικρών μορίων της τροφής. Οι κυτταρικές μεμβράνες είναι πολυσύνθετες δομές, κατασκευασμένες από μια πλειάδα ενζύμων που ακολουθεί συγκεκριμένη «χορογραφία» καθοριζόμενη από το γενετικό υλικό. Ενας απλός οργανισμός βασισμένος στο RNA δε θα μπορούσε να κατασκευάσει τέτοιο περίπλοκο «δέρμα».

Δύο συνεργάτες του Σόζακ ανέλαβαν να πειραματιστούν με λιπαρά οξέα για τη δημιουργία μιας υποτυπώδους κυτταρικής μεμβράνης. Αυτές οι ουσίες είναι άλλωστε τα βασικά δομικά υλικά των κυτταρικών μεμβρανών και είναι βεβαιωμένο ότι υπήρχαν σε επάρκεια στους προβιοτικούς ωκεανούς. Συναντώνται ακόμα και σε μετεωρίτες. Επειδή έλκονται το ένα με το άλλο, τα μόρια των λιπαρών οξέων σχηματίζουν από μόνα τους κυστίδια. Οι δύο επιστήμονες σύντομα βρήκαν τρόπο να αυξάνουν το μέγεθος των κυστιδίων, προσθέτοντας νέες ποσότητες λιπαρών οξέων. Αφού κατάφεραν να μεγαλώνουν τα κυστίδια έπρεπε τώρα να βρουν τρόπο να τα κάνουν να διαιρούνται. Το πέτυχαν πιέζοντας ένα διάλυμα με τέτοια κυστίδια ώστε να περάσει διαμέσου ενός πολυκαρβονικού φίλτρου με διάμετρο πόρων 100 νανόμετρα.

Ετσι, χωρίς τη βοήθεια ενζύμων τα κυστίδια μεγάλωναν και διπλασιάζονταν και ξαναμεγάλωναν και ξαναδιπλασιάζονταν. Αλλά, στην πρώιμη Γη δεν υπήρχαν πολυκαρβονικά φίλτρα. Υπήρχε όμως μοντμοριλονίτης, ένα είδος πηλού. Ο μοντμοριλονίτης αποδείχτηκε το ίδιο αποτελεσματικός με τα πολυκαρβονικά φίλτρα. Επιπλέον, έδειξε την ικανότητα να προσελκύει νουκλεοτίδια στην επιφάνεια των κόκκων του με αποτέλεσμα τελικά να συνενώνονται αυθόρμητα σε αλυσίδες έως και 50 νουκλεοτιδίων. Σαν να μην έφτανε αυτό, κόκκοι μοντμοριλονίτη ενσωματώνονταν συχνά στο εσωτερικό των κυστιδίων. Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμα κατασκευάσει τεχνητή ζωή, αλλά μάλλον βρίσκονται σε απόσταση βολής.

Το επόμενο βήμα θα είναι η λειτουργία ριβόζυμων μέσα σε κυστίδια. Το μεθεπόμενο η λειτουργία μιας ρεπλικάσης μέσα σε αυτά. Οταν θα έχουν ένα αυτοαντιγραφόμενο RNA και ένα κυστίδιο που επίσης μπορεί να αναπαράγεται, τότε θα έχουν ένα σύστημα που θα μπορούν να καθίσουν και να το παρακολουθήσουν να εξελίσσεται. Η εξέλιξή του θα αποκαλύψει πολλά για το πώς μπορεί να προέκυψε η ζωή στη Γη, αλλά θα δώσει και σημαντικές πληροφορίες στην εξωβιολογία, προσανατολίζοντας καλύτερα τις έρευνες σε άλλους πλανήτες για σημάδια ζωής.