人们一直在从不同角度探索生命的起源。地质学家曾艰苦地从地质记录中寻找最早生命的化石证据，生物学家和生物化学家也已经为模拟生命起源进行了多种实验和设想了不同的模型。然而对于生命的出现究竟是开始于地球，还是开始于其他宇宙体、后来被带至地球的问题，迄今仍处于争论之中。最近，美国宇航局埃姆斯研究中心的科学家在模拟太空中低温、没有空气、充满辐射的恶劣条件下的一项实验中发现，一些简单、常见的有机分子自发组装成了能够作为原始细胞壁的膜。这些膜像肥皂泡，具有半渗透性。这种膜容许水和氧气自由进出，它正是生命所需要的那种膜（2001年1月30日出版的美国《国家科学院院报》）。这一成果不仅暗示有可能宇宙中到处都存在着初始生命，而且还有利于地球上的生命是由星际太空有机化合物引发的观点。

人们尚不能确知生命是怎样起源的，但一般认为生命发展最合理的第一步，应是作为生命系统基础的碳的有机化合物通过非生物方式的合成。现在已有相当多的证据可以说明这些有机化合物能通过非生物方式产生。例如，碳质球粒陨石就含有机物质，对这类陨石进行的化学分析发现其中含有多种有机组分，诸如糖类、有机酸和氨基酸等，它们被认为形成于星际空间。最有意义的发现是陨石中的氨基酸含有的左旋（L-）和右旋（D-）立体异构体各占一半，而地球上生物来源的氨基酸则以左旋立体异构体占绝对优势。这为陨石中氨基酸由非生物方式形成提供了进一步的证据，至少可以说明陨石的氨基酸没有受到地球物质的污染。

在20世纪50年代初，Stanley Miller进行了首创性的实验研究，他尝试确定有机化合物是否能在由水和假定的4 Ga前地球大气圈中可能存在的各种气体组分中形成。他按原始大气圈的可能组分为CH4、NH3、H2制成配料，置于烧瓶中，并以放电火花代替闪电效应刺激试料混合物。结果几天后实验产生出氨基酸和一些简单、还原性的有机分子（Miller，1953、1957）。应用放电火花和紫外光照射刺激H2O、CO2、N2和CO气体混合物（更符合地球早期脱气成因大气圈的成分）的类似实验同样产生出一系列有机化合物，诸如氨基酸、HCN和甲醛等（Chang，et al.，1983），甲醛可结合形成糖。加热也可促进类似的反应。然而，在所有加入了自由O2的实验中，均未能合成任何有机化合物，因为在简单有机产物能够聚集之前就已被O2迅速地氧化了。

虽然氨基酸和其他简单有机分子似乎比较容易形成，但这些分子是怎样结合形成第一批像RNA（ribonucleic acids———核糖核酸）那样的复杂分子的仍是未解决的难题。后来的研究表明RNA很可能对于生命起源曾经起了主要作用，因为 RNA分子具有分裂和产生一种能对生物复制过程起催化作用的酶（Zaug and Cech，1986）。在古太古代产生 RNA 分子的必要条件包括：有机分子的供应，一种使分子发生反应以形成 RNA的机制；一种作为容器的矿物，它能保留住RNA的分离部分使之能有助于进一步复制；一种能使某些 RNA免受其他种群混入的机制；以及某些形成一种膜作为包围原始细胞壁的途径（Nisbet，1986）。太古宙期间，海底热液系统可能提供了这些条件（Gilbert，1986）。在实验室进行的实验中，RNA的分裂发生于温度大约为40℃、溶液中 pH值变化于7.5～9和存在Mg+2离子的条件下，这些均与海底热液系统出口附近的条件相似。粘土矿物可能曾起着更重要的作用，并实际上提供了一种复制的方法。第一批基因可能曾形成于粘土的互层位置，并且首次复制可能曾是粘土的无机增生。而后，吸附于粘土上的有机化合物通过反应形成 RNA，经过自然选择，RNA分子最终脱离了它们的寄主粘土（Cairns-Smith，1982）。沸石可能是另一种催化剂，它具有大量不同形状和大小的孔隙，这种孔隙允许微小有机分子通过，而不让大分子通行（Nisbet，1986）。沸石类也是海底热液系统———“黑烟筒”周围特征的次生矿物。沸石类矿物中各种大小孔洞的意义在于，一个分裂出的RNA分子可能被限制于这样的孔洞中，在其中它能有助于母分子的复制。很可能首批多核苷酸链就曾形成于早期海底热液喷口附近的某个地方（Condie，1989）。

生命复制的下一个阶段可能是由氨基酸形成蛋白质，然后DNA（deoxyribonucleic acid——脱氧核糖核酸）必定形成，并且作为原始基因库而盛行起来（Gilbert，1986）。再下一个发展阶段似乎应发展出能起能量供应和新陈代谢作用的细胞膜，这两者对于活细胞的发展是关键性的。遗憾的是对这些发展阶段还未能真正了解。近年，在实验室中产生出了能进行复制的有机分子，暗示着可能存在由非生物合成增强有机分子初始产出的潜在机制（Hong et al.，1992；Orgel，1992；Lee，et al.，1996）。其他实验已合成出被称为微胞（micelles——胶体分子团）的简单有机结构，能复制自己的外部构架（Bachmann，et al.，1992）。现已有较充分的理由相信，控制自我复制的最早遗传物质可能不是DNA，而是有关的分子RNA，后者也能够起催化作用（de Duve，1995；Robertson and Miller，1995）。虽然至今还难以通过实验手段将简单有机分子聚合成能进行自我复制和新陈代谢、并被膜所包围的生命体，但看来很可能在不久的将来会合成出具有上述许多特性的有机物质（Schlesinger，1997）。