La question de savoir comment la vie a commencé a fasciné les scientifiques de nombreuses disciplines et c'est le chimiste organique Graham Cairns-Smith qui a proposé la théorie de l'origine de la vie à partir d'argiles au lieu de polymères tels que l'ARN.

La source des monomères tels que les nucléotides, les acides aminés et les acides dicarboxyliques ont été relégués par Cairns-Smith à l'évolution du métabolisme, qui est la synthèse des acides aminés et des nucléotides du cycle de l'acide citrique.

Ce problème de l'évolution du métabolisme a été récemment avancé par le comportement de minéraux semi-conducteurs simples tels que le sulfure de zinc (ZnS), qui sont capables de récolter l'énergie solaire et de convertir cette énergie en formation de liaisons chimiques d'acides dicarboxyliques à partir de CO 2 fournissant ainsi les réactions de base du métabolisme universel avant l'existence des enzymes.

Un lien entre la photosynthèse prébiotique ZnS et la réplication de l'argile a maintenant été établi dans un article publié par une équipe de scientifiques de l'Université du Kentucky et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis, et l'Université McGill au Canada. L'article a expliqué comment les métabolites prébiotiques disponibles à partir de simples réactions favorisées par la lumière du soleil peuvent catalyser la synthèse de minéraux argileux (c'est-à-dire, une argile de zinc appelée sauconite). Les travaux montrent que les métabolites centraux tels que le succinate et le malate peuvent activer le processus de nucléation pour la formation d'argile. Ces métabolites prébiotiques ont été générés par photocatalyse avec du ZnS, et ce travail montre comment ils peuvent catalyser la synthèse des argiles.

L'étude publiée dans la revue en libre accès Rapports scientifiques montre comment une synthèse d'argile peut se dérouler catalysée par des métabolites prébiotiques en seulement 20 heures à 90 °C et 1 atm. La formation d'argile nécessite généralement des temps beaucoup plus longs ainsi qu'une température et une pression plus élevées. La microscopie électronique à transmission cryogénique montre clairement que des nanoparticules d'argile peuvent être observées après seulement 6 heures de synthèse, comme vérifié par l'incorporation d'aluminium dans la couche tétraédrique.

L'équipe a noté que la synthèse de l'argile peut se dérouler à des températures encore plus basses, c'est à dire., à seulement 70 °C, avec l'ajout d'une seule particule de germe. L'ouvrage présente un excellent exemple du pouvoir reproducteur des minéraux argileux et du mécanisme par lequel les métabolites prébiotiques catalysent leur formation. Les minéraux argileux agissant comme des éponges chimiques peuvent retenir l'eau et les molécules organiques polaires, et aurait dû jouer un rôle clé dans l'origine de la vie; 1) protection contre les rayons ultraviolets, et 2) concentrer et catalyser la polymérisation de molécules organiques telles que l'ARN. Le résultat de ce travail a des implications directes pour comprendre l'origine de la vie sur la Terre primitive et d'autres planètes rocheuses.