Theo luận thuyết trung tâm của Francis Crick thì thông tin di truyền chỉ truyền theo một hướng từ ADN --> ARN --> Prôtêin. Như vậy có nghĩa là ADN là phân tử có trước.
 |
| Phiên bản năm 1970 của Luận Thuyết Trung Tâm. Mũi tên cho biết dòng thông tin. Mũi tên đặc biểu diễn dòng thống tin "xảy ra", trong khi mũi tên chấm biểu diễn dòng thông tin "có khả năng". Chú ý là dòng thông tin từ proteins đến ARN hay ADN được xem là không thể (xảy ra.) |
Tuy nhiên sinh học phân tử trong những năm cuối thế kỉ XX đã chứng minh rằng có thể ARN là hợp chất trùng hợp xuất hiện đầu tiên với dạng rất đơn giản và chúng có nhiều loại khác nhau. Chúng vừa có tính tự tái bản với tự xúc tác (ribôzim) mà không cần đến enzim. Năm 1970 H. Temmin và D. Baltimore (đã được giải nobel năm 1975) sau 6 năm nghiên cứu về virut chứa ARN đã phát hiện ARN của virut có thể được phiên mã ngược nhờ enzim revertaza thành ADN do đó ADN này có thể được gắn vào ADN của vật chủ. Như vậy H. Temmin và D. Baltimore đã chứng minh rằng ADN có thể được sinh từ ARN.
Ý tưởng gen xuất hiện đầu tiên ở dạng phân tử ARN ngắn và tính tự tái bản không cần đến enzim được các nhà di truyền học nghiên cứu chứng minh trong những năm cuối thế kỉ XX
Như vậy, trong giai đoạn đầu của thế giới sống các phân tử ARN là những phân tử vừa có khả năng mang thông tin di truyền vừa có khả năng tự xúc tác tái bản khi chưa có enzim.
Trong quá trình tiến hóa cả ARN và ADN cũng như sản phẩm của chúng là prôtêin dều chịu sự chọn lọc tự nhiên (CLTN).
Phân tử ARN thường ở dạng mạch đơn, nhưng chúng cũng dễ dàng hình thành các bắt cặp bổ sung ngay trong mạch để tạo nên các hình thù phân tử khác nhau tùy vào môi trường và như vậy đã xuất hiện các kiểu gen (genotip) khác nhau (trình tự các nuclêôtit khác nhau) quy định nên các kiểu mạch gấp khúc khác nhau tức là kiểu hình khác nhau (phenotip). Trong môi trường nhất định nào đó (về nhiệt độ, nồng độ muối, chất xúc tác kim loại...) một số dạng ARN tỏ ra bền vững hơn, tự tái bản nhanh hơn, nghĩa là thích nghi hơn với đều kiện và được chon lọc. Trong quá trình tự tái bản các đột biến sẽ xuất hiện làm cho độ đa dạng của ARN càng tăng cao và khả năng chọn lọc càng lớn. Như vậy rõ ràng là trong thế giới của các ARN ở giai đoạn tiến hóa hóa học, chọn lọc tự nhiên đã tác động trên cơ sở đa dạng của ARN. Quá trình chọn lọc như thế cũng được các nhà khoa học chứng minh bằng thực nghiệm trong ống nghiệm với các quần thể ARN khác nhau trong các điều kiện khác nhau. Về sau vai trò gen (mang thông tin di truyền) được chuyển cho ADN (do chọn lọc tự nhiên) bởi vì so với ARN thì ADN là phân tử có tính ổn định và bền vững hơn, thích nghi với chức năng lưu giữ thông tin di truyền và truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ (có cấu trúc là mạch xoắn kép), còn chức năng xúc tác được chuyển cho prôtêin và ARN chủ yếu đóng vai trò truyền đạt thông tin di truyền như hiện nay. Hiện giờ còn có rất nhiều loại virut dùng ARN làm phân tử mang thông tin di truyền, tuy nhiên các nhà di truyền học cho rằng virut là cơ thể sống và virut cũng không phải là dạng sống tiền tế bào được xuất hiện trước khi xuất hiện tế bào.