生命は地球上で最も複雑な現象の1つです。しかし、生命はどのようにして誕生したのでしょうか。これは今でも完全には解明されていない科学上の問題です。
1924年、ソ連の科学者オパリンは凝集体学説を提唱しました。凝集体とは、タンパク質と核酸の凝集体であり、膜のような構造を持ち、酵素の作用ででんぷんや核酸などの反応が起きるものでした。1953年、アメリカの科学者ミラーは、水素、蒸気、メタン、アンモニアなどの混合ガスを使って古代の大気を模擬し、冷凝液の中にアミノ酸などの窒素含有小分子を発見しました。これは、アミノ酸などの生物学的微小分子が地球の陸上や空中で形成され、雨水や水によって海に運ばれ、タンパク質や核酸に凝集して形成された可能性を示しています。これらの凝集体は海洋の有機物と相互作用し、最終的に原始生命を形成しました。
地球の初期の姿は現在とは大きく異なりました。当時、火山がいたるところにあり、大気は希薄で、酸素がなくオゾン層もなかったため、地球全体が強い紫外線に晒されていました。たとえ雷によってアミノ酸が偶然に生じたとしても、自然の力によってすぐに破壊されてしまうでしょう。そのため、一部の学者は、生命物質が外宇宙から地球に陨石の衝突などによってもたらされた可能性を示唆しています。しかし、有力な証拠を見つけるのは難しいのです。なぜなら、陨石は大気を通過する際に非常に高温に晒され、生命物質を保護するのは難しいのです。
もう1つの可能性は、生命は地球の表面ではなく深海から発祥したというものです。深海の「黒煙突」からメタン、アンモニアなどの物質が噴出し、高温と硫化物触媒の作用で嘌呤、ヌクレオチドなどの有機物が形成され、凝集体や生命体にまで発達する可能性があります。深海の環境は、現在の地表生物にとって非常に過酷ですが、安定しており、エネルギーと物質の供給も十分です。生命がそこで発生した場合、破壊されることなく保存される可能性があります。科学者たちは、深海や地下深部で細菌に似た原核生物を発見しています。これらの生物は、100℃以上の高温、硫黄分の多い酸素不足、塩分過多、強酸や強アルカリなどの極端な環境に生息しており、その分子生物学的特性(遺伝子の転写過程など)は細菌とは異なり、真核生物に近いものです。1977年、微生物学者たちはこれらの原核生物のために新しい分類群「古細菌」を設立しました。これらの古細菌は、最初の生命の起源と関係がある可能性があります。しかし、古細菌の起源と進化に関する研究はまだ初期段階にあり、生命の起源を十分に説明するには至っていません。
より信頼できる生命起源の証拠は、化石記録から得られます。化石記録は、生命起源の初期の形態をある程度保存しています。最も早い藻類の化石は叠层岩で、これらの叠层岩を形成した藻類は約35億年前にまで遡ります。古生物学者たちは、火山岩の中から細菌に似た丝状体の化石を発見しており、これらはおそらく古細菌の化石であり、その生存年代も約35億年前です。理論的には、より古い初期生命の化石が地層に埋もれている可能性がありますが、これらはまだ発見されていません。
沉积学などの分野の研究も、生命起源に関して一定の助けとなっています。地球上で最も古い堆積岩の1つである条带状铁层は、ほとんどが20億年前の元古代に形成されました。これらの条带状铁层は、現在の中国北部やロシアなどで鉄鉱石の重要な資源であり、主成分は酸化鉄です。これらの大規模な堆積には、大量の酸素が必要であり、酸素濃度の増加により、水に溶け込んだ二価の鉄イオンが三価の鉄に酸化され、酸化鉄の堆積につながりました。地球の初期には酸素濃度が低かったため、条带状铁层の大規模な出現は、地球の初期の環境変化を記録しています。これは大気や海水中の酸素濃度が大幅に上昇した最初の事例でした。そして、地球上で最も早く発生した酸素濃度の上昇は、おそらく最も早く登場した生命体によるものでした。

