Theo các nhà nghiên cứu, các phát hiện mới đã khẳng định lý thuyết cho rằng sự sống bắt nguồn từ băng đá. Các phát hiện mới còn cho thấy nhiều cơ hội về việc sự sống đã có thể phát sinh từ các khu vực lạnh hơn nhiều so với hành tinh của chúng ta. Lý thuyết này khác hẳn cách tư duy chủ đạo cho rằng nguồn gốc của sự sống thường bắt đầu ở môi trường ấm, hoặc nóng và ẩm.
4 nhà nghiên cứu đã viết trong xuất bản phẩm nghiên cứu trực tuyến Journal of Molecular Evolution (Tạp chí Tiến hóa Phân tử) ngày 21 tháng 7 năm 2005 là điều kiện liên quan đến sự đóng băng, mà không phải là nóng và ẩm, là yếu tố rất quan trọng cho các phản ứng hóa học dẫn đến sự sống. Các nhà khoa học, trong đó có Laura F. Landweber thuộc Đại học Princeton ở Princeton, N.J., cho rằng băng đá là môi trường thuận lợi tạo ra các phân tử tự sao chép đầu tiên, là tiền đề của sự sống.
Các phân tử này có thể là một loại axit ribonucleic, hoặc ARN, là dẫn xuất hóa học của ADN, tạo nên các gen. Nhiều nhà nghiên cứu tin rằng phân tử tự sao chép đầu tiên là ARN, mà không phải là ADN. Nguyên nhân là ARN có thể có nhiều chức năng khác ngoài chức năng mang thông tin di truyền, là chức năng cơ bản của ADN. Một số hoạt tính của ARN dường như tương tự với các hoạt tính cần cho sự tự sao chép, là chức năng mà ADN không thể thực hiện. ADN cần sự trợ giúp của các phân tử khác để sao chép. ARN tồn tại ở các tế bào sống, có nhiều chức năng khác nhau và một số chức năng rất cơ bản đối với sự sống, vì thế nhiều nhà khoa học cho rằng ARN chắc chắn phải tồn tại ngay từ đầu.
Lý thuyết cho rằng ARN bắt đầu sự sống là đề xuất từ 20 năm nay được gọi là "Giả thuyết thế giới ARN", cho rằng ARN không chỉ là phân tử tự sao chép đầu tiên, mà nó còn bắt đầu hầu hết các chức năng của sự sống, như sự chuyển hóa và sự tạo thành tế bào.
Hầu hết các nhà sinh vật học coi giả thuyết thế giới ARN có vẻ hợp lý, tuy nhiên giả thuyết này có một số vấn đề. Giả thuyết không giải thích được các phân tử ARN tự sao chép đầu tiên đã phát sinh ra như thế nào. ở môi trường ấm, các phân tử ARN có xu thế bị tách ra khỏi tế bào. Theo Landweber và các cộng sự, điều này ngăn cản sự cấu thành các phân tử ARN phức tạp, khá dài, có thể cần để thực hiện các quá trình của sự sống. Các nhà nghiên cứu cho rằng một số điều kiện có thể ức chế sự phân hủy các phân tử ARN, như các loại dung dịch chứa nước khác nhau và sự đông lạnh. Tuy nhiên, sự đông lạnh có thể là điều kiện khả dĩ nhất đã diễn ra trên Trái đất thủa sơ khai.
Sự đông lạnh thường làm chậm các phản ứng hóa học và vì vậy các khu vực lạnh thường được coi là không phù hợp với sự sống. Tuy nhiên, theo Landweber và cộng sự, sự đông lạnh thực sự lại đẩy nhanh tốc độ của một số hoạt động chủ chốt của ARN. Nguyên nhân là do băng đá có chứa các cấu phần rất nhỏ, cứng, giữ cho các phân tử tồn tại ổn định ở một vị trí, để chúng có thể phản ứng với nhau. Một số phản ứng này dẫn đến sự tạo thành các phân tử ARN lớn hơn. Ngược lại, trong nước lỏng, các phân tử không thể đến gần nhau để có thể phản ứng với nhau. Như vậy, chúng có xu thế tách ra xa nhanh hơn là đến gần nhau để có thể phản ứng tạo thành các sản phẩm lớn hơn. Landweber cho rằng, về bản chất, các cấu phần nhỏ ở băng đá có vai trò làm cho các phân tử phản ứng với nhau. Các chất khử hydrat, ví dụ như loại bùn sơ thuỷ, cũng có thể có chức năng tương tự như băng đá, nhưng băng đá có tác dụng tốt hơn.
Nhóm nghiên cứu của Landweber đã tiến hành thí nghiệm để kiểm nghiệm lý thuyết này. Dưới sự lãnh đạo của Alexander Vlassov thuộc Hãng công nghệ sinh học SomaGenics ở Santa Cruz, Califocnia, các nhà nghiên cứu đã phân tách một số phân tử ARN có ở tế bào bình thường thành những mẩu nhỏ. Quy trình này đã tạo được nhiều phân tử ARN nhỏ hơn.
Bằng cách này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các phân tử ARN có kích thước mà các nhà sinh vật học cho rằng đã có ở Trái đất thủa sơ khai. Sau đó, các nhà khoa học đã thí nghiệm để tìm ra các chức năng mà các ARN nhỏ hơn này có thể có.
Thông báo các kết quả trong tạp chí Nucleic Acids Research, ngày 25 tháng 5 năm 2005, các nhà nghiên cứu cho rằng ARN đã phân chia nhỏ này còn có thể có một số chức năng giống như các chức năng của ARN bình thuờng, tuy nhiên chúng chỉ có trong điều kiện băng đá hoặc trong một số điều kiện cực trị khác, như là sự khử hydrat. Các hoạt tính này bao gồm quá trình tập hợp các mảnh khác của ARN và gắn chúng lại với nhau, một hoạt tính gọi là "sự buộc", tương tự như sự tự sao chép.
Để tự sao chép hoàn toàn, phân tử cần gắn với các phân tử khác để tạo được chuỗi các cấu phần hóa học có đặc trưng của phân tử thứ nhất. Quá trình này gọi là "sự buộc theo khuôn mẫu". Nhưng sự buộc không thôi, thậm chí ngay cả khi không có sự tự sao chép, có thể cấu tạo nên các phân tử ARN phức tạp hơn, lớn hơn, mà theo lý thuyết thế giới ARN thì có thể dẫn đến phát triển khả năng tự sao chép.
Lý thuyết về môi trường băng đá có thể kích hoạt sự sống không phải là mới. Ví dụ, năm 1994, các nhà nghiên cứu đã đề xuất rằng các chu trình đông lạnh và tan giá lặp lại có thể đẩy nhanh tốc độ của một số phản ứng hóa học cần thiết cho sự sống. Theo một số nhà nghiên cứu, kịch bản như vậy đã có thể tồn tại trên Trái đất thủa sơ khai, các tác động của sao chổi và sao băng có thể đã làm tan môi trường băng đá theo chu kỳ.
Tuy nhiên, theo Leslie Orgel, nhà nghiên cứu nguồn gốc sự sống ở Viện Nghiên cứu Sinh học Salk ở San Diego, Landweber và nhóm nghiên cứu dường như là những người đầu tiên đã cung cấp bằng chứng tính toán về việc "Thế giới ARN" có thể phù hợp với kịch bản này.
Theo Jeffrey L. Bada, Giám đốc của Trung tâm nghiên cứu và đào tạo về sinh học vũ trụ của NASA, một trong những người đầu tiên đề xướng lý thuyết chu trình đông lạnh-tan giá, công trình nghiên cứu này có những "ứng dụng quan trọng".
Mặc dù Landweber và cộng sự cũng cho rằng chu trình đông lạnh-tan giá hữu ích đối với các quá trình họ mô tả, tuy nhiên các chu trình này không phải là tối cần thiết trong đề xuất của họ. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn viết trong bài báo đăng ở Tạp chí Tiến hóa Phân tử rằng Mặt trăng châu Âu của sao Mộc và thậm chí cả sao Hỏa nữa cũng được cho là có chứa lượng lớn nước lỏng và băng hiện nay và trong quá khứ. Khả năng hoạt động của ARN trong băng đá dẫn đến tư duy cho rằng các môi trường cực trị ở ngoài Trái đất có thể đã tạo điều kiện thích hợp để sự sống xuất hiện.
Tuy nhiên, theo Sergei Kazakov thuộc Hãng Công nghệ Sinh học Somagenics, nguồn gốc sự sống và thế giới ARN không nhất thiết là một vấn đề giống nhau. Thế giới ARN theo cách như là xã hội phân tử tự sao chép phức tạp có thể diễn ra ở nhiều địa điểm trong Vũ trụ, nhưng không nhất thiết dẫn đến kết quả sự xuất hiện sự sống như chúng ta biết. Sự chuyển đổi này thực tế có thể rất hiếm. Trái đất có thể là địa điểm tiềm năng, nhưng không nhất thiết là địa điểm tốt nhất để ARN có thể bắt đầu. Có thể là Mặt trăng Europe hoặc một sao chổi khổng lồ. Nếu sự chuyển đổi thành sự sống như chúng ta biết nó đã diễn ra, sự chuyển đổi này có thể phổ biến ở nhiều hành tinh thông qua sự lây lan bởi các sao chổi hoặc sao băng.
N.T. (Theo World Science, 9/8/2005)