La vida es el fenómeno más complejo de la Tierra. ¿Cómo se originó la vida? Esta es una pregunta científica que aún no se ha resuelto por completo.
En 1924, el científico soviético Oparín propuso la teoría de los agregados. Los agregados son polímeros de proteínas y ácidos nucleicos que tienen una estructura similar a la de una membrana y pueden realizar reacciones como la producción de almidón o nucleótidos poliméricos bajo la acción de enzimas. En 1953, el científico estadounidense Miller simuló la atmósfera primitiva utilizando una mezcla de gases como hidrógeno, vapor de agua, metano y amoníaco, y descubrió aminoácidos y otras moléculas de nitrógeno en el condensado. Esto demuestra que las moléculas de la vida, como los aminoácidos, podrían haberse formado en la superficie o en el aire de la Tierra primitiva y, posteriormente, haber ingresado al océano a través del agua o la lluvia, agregándose para formar proteínas y ácidos nucleicos. Estos agregados, al interactuar con los organismos marinos, produjeron estructuras similares a las membranas y, finalmente, dieron origen a la vida primitiva.
La Tierra primitiva era muy diferente de la que conocemos hoy. En aquel entonces, los volcanes eran abundantes, la atmósfera era escasa y, debido a la falta de oxígeno y la protección de la capa de ozono, toda la Tierra estaba expuesta a los intensos rayos ultravioleta. Incluso si se produjeran aminoácidos por casualidad a través de descargas eléctricas en una mezcla de gases como el hidrógeno, el vapor de agua, el metano y el amoníaco que simulaban la atmósfera primitiva, estos podrían haber sido fácilmente destruidos por las fuerzas naturales. Por lo tanto, algunos estudiosos piensan que es posible que la materia de la vida haya sido traída a la Tierra desde el espacio exterior a través de impactos de meteoritos, pero han tenido dificultades para encontrar pruebas convincentes, ya que los meteoritos se enfrentan a temperaturas extremadamente altas al atravesar la atmósfera y, en estas condiciones, es difícil que la materia de la vida se conserve.
Otra posibilidad es que la vida no se originara en la superficie de la Tierra, sino en las profundidades del océano. Los «chimeneas negras» en el fondo del océano expulsan metano, amoníaco y otras sustancias que, bajo la acción de altas temperaturas y catalizadores de sulfuro, pueden formar purinas, nucleótidos y otros compuestos orgánicos, y posteriormente agregados e incluso vida. Aunque el entorno del fondo marino es extremadamente hostil para la vida terrestre actual, es estable y cuenta con un suministro abundante de energía y materia. Si la vida se originara allí, es probable que no fuera destruida y se conservara. Actualmente, los científicos han encontrado algunos organismos procariotas muy similares a las bacterias en las profundidades del mar y del subsuelo, que sobreviven en entornos extremos (como temperaturas superiores a 100 °C, deficiencia de oxígeno, alto contenido de azufre, ácidos o álcalis fuertes), y sus características biomoleculares, como el proceso de transcripción de genes, son muy diferentes de las de las bacterias y se asemejan más a las de los eucariotas. En 1977, los microbiólogos establecieron un nuevo grupo de organismos procariotas, los arqueas, que podrían estar estrechamente relacionados con la vida primitiva. Sin embargo, la investigación sobre el origen y la evolución de las arqueas aún se encuentra en una fase preliminar y no proporciona suficientes pruebas sobre el origen de la vida.
Las pruebas más fiables del origen de la vida provienen del registro fósil. El registro fósil puede conservar en cierta medida la forma de la vida en sus primeras etapas, como fósiles de algas y bacterias, así como investigaciones en campos como la sedimentología.
Los fósiles de algas más antiguos son principalmente estromatolitos, que se formaron a partir de algas que datan de hace unos 3.500 millones de años. Los geólogos han encontrado fósiles de filamentos similares a bacterias en rocas volcánicas, que se cree que son fósiles de arqueas, cuya edad también es de unos 3.500 millones de años. En teoría, debería haber fósiles de vida aún más antiguos enterrados en la corteza terrestre, pero aún no se han encontrado.
Las investigaciones en sedimentología también aportan cierta información sobre el origen de la vida. Las rocas sedimentarias más antiguas de la Tierra, como la bandera de hierro, se formaron principalmente durante el Eón Precámbrico, hace unos 2.000 millones de años, y son un recurso importante para la extracción de hierro en la actualidad, ya que su principal componente es el óxido de hierro. La formación a gran escala de estas banderas de hierro requiere una gran cantidad de oxígeno, y el aumento de la concentración de oxígeno hace que el ion de hierro bivalente, que se disuelve en agua, se oxide a hierro trivalente, formando depósitos de óxido de hierro. El Eón Precámbrico tenía una baja concentración de oxígeno, y la aparición a gran escala de banderas de hierro es un registro de la vida temprana en la Tierra.El primer aumento importante de la concentración de oxígeno en la atmósfera o en el agua del mar. Y es posible que el primer evento de aumento de oxígeno en la Tierra haya sido llevado a cabo por las primeras formas de vida.