Das Leben ist das komplexeste Phänomen auf der Erde. Wie entstand das Leben? Das ist eine bis heute nicht vollständig geklärte wissenschaftliche Frage.
1924 schlug der sowjetische Wissenschaftler Oparin die Theorie der Aggregate vor. Aggregate sind Polymere aus Proteinen und Nukleinsäuren, die eine membranähnliche Struktur aufweisen und unter der Wirkung von Enzymen Reaktionen wie die Bildung von Stärke oder Poly-Nukleotiden auslösen können. 1953 simulierte der amerikanische Wissenschaftler Miller die Atmosphäre der Urzeit mit einer Mischung aus Wasserstoff, Wasserdampf, Methan und Ammoniak und entdeckte in der Kondensflüssigkeit Stickstoff-haltige Molekülen wie Aminosäuren. Dies deutet darauf hin, dass Aminosäuren und andere biologische Moleküle möglicherweise auf der Erde oder in der Luft entstanden und dann mit Wasser oder Regen in die Ozeane gelangten, wo sie sich zu Proteinen und Nukleinsäuren aggregierten. Diese Aggregate interagierten mit organischen Substanzen im Meerwasser und führten zur Bildung von Membranstrukturen, aus denen sich schließlich das ursprüngliche Leben entwickelte.
Die frühe Erdoberfläche unterschied sich stark von der heutigen. Damals waren Vulkane weit verbreitet, die Atmosphäre war dünn, und aufgrund des Mangels an Sauerstoff und ohne den Schutz der Ozonschicht war die gesamte Erde starken UV-Strahlen ausgesetzt. Selbst wenn Aminosäuren durch Blitze zufällig entstanden wären, wären sie leicht durch natürliche Kräfte zerstört worden. Daher vermuten einige Wissenschaftler, dass biologisches Material aus dem Weltraum auf die Erde gebracht wurde, beispielsweise durch Meteoritenkollisionen. Allerdings konnten sie keine überzeugenden Beweise dafür finden, da Meteoriten beim Durchqueren der Atmosphäre extrem hohen Temperaturen ausgesetzt sind, die es schwierig machen, biologisches Material zu erhalten.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass das Leben nicht auf der Erdoberfläche, sondern in den Tiefen der Ozeane entstanden ist. Aus „schwarzen Rauchschloten“ in den Tiefen der Ozeane strömen Methan, Ammoniak und andere Substanzen, die unter der Wirkung von hohen Temperaturen und Schwefelverbindungen als Katalysatoren zu organischen Molekülen wie Purinen und Nukleotiden und schließlich zu Aggregaten oder sogar zu Leben führen können. Obwohl die Umgebung der Tiefsee für heutige Landorganismen extrem feindselig ist, ist sie stabil und bietet ausreichend Energie und Nährstoffe. Wenn dort Leben entstanden ist, könnte es unbeschädigt überlebt haben. Derzeit haben Wissenschaftler in den Tiefen der Ozeane und des Meeresbodens einige an Bakterien erinnernde Prokaryoten gefunden, die in extremen Umgebungen (wie Temperaturen über 100 °C, schwefelhaltige und sauerstoffarme Umgebungen, hohe Salzkonzentrationen und starke Säuren oder Basen) überleben können, und deren molekularbiologische Eigenschaften, wie der Prozess der Genexpression, deutlich von denen von Bakterien abweichen und eher denen von Eukaryoten ähneln. 1977 schufen Mikrobiologen eine neue Gruppe von Prokaryoten, die Archaeen, für diese Organismen. Sie könnten einen engeren Bezug zum ursprünglichen Leben haben. Die Untersuchung des Ursprungs und der Evolution der Archaeen befindet sich jedoch noch in einem frühen Stadium und liefert noch keine ausreichenden Beweise für den Ursprung des Lebens.
Weitere Beweise für den Ursprung des Lebens stammen aus dem Fossilienbestand. Fossilien können zum Teil Aufschluss über die frühen Phasen des Lebens geben, wie zum Beispiel fossile Algen und Bakterien sowie Untersuchungen in Bereichen wie der Sedimentologie.
Die frühesten Algenfossilien sind vor allem Schachtelhalmgestein, deren Algen bis zu 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Paläontologen haben in Vulkangesteinen ähnliche fadenförmige Fossilien gefunden, die als Archaeen interpretiert werden und ebenfalls etwa 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Theoretisch sollten noch ältere frühe Lebensformen in Gesteinen vergraben sein, aber bisher wurden sie noch nicht gefunden.
Auch die Sedimentologie liefert einige Hinweise auf den Ursprung des Lebens. Eines der ältesten Sedimentgesteine der Erde, die Bänderhaltige Eisenablagerungen, entstand größtenteils im Proterozoikum vor etwa zwei Milliarden Jahren. Diese Eisenablagerungen sind heute eine wichtige Ressource für die Eisenförderung in China, Russland und anderen Ländern und bestehen hauptsächlich aus Eisenoxiden. Ihre großflächige Ablagerung erforderte einen hohen Sauerstoffgehalt, da oxidiertes Eisen als Eisenoxid abgelagert wird. Auf der frühen Erde war der Sauerstoffgehalt sehr gering, und das Auftreten großer Mengen von Eisenablagerungen zeugt von der frühen Entwicklung des Sauerstoffgehalts auf der Erde.Dies war der erste massive Anstieg der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre oder im Meerwasser. Das erste Sauerstoffanreicherungsereignis auf der Erde wurde wahrscheinlich von den ersten Lebewesen vollzogen.