世界上第一個細胞是怎麼產生的？2012年4月28日，美國探索新聞網站披露了挪威奧斯陸大學科學家的一項嶄新研究成果：他們發現了10億年前的單細胞生物。這種迄今為止所知的最古老生物，是在奧斯陸以南30千米的阿斯湖淤泥中被發現的，體長30~50微米，藉助四條尾巴狀的鞭毛移動身軀。這是當時世界上獨一無二的單細胞生物，因為它既非動物，也非植物，更不是真菌和藻類。不過，根據生命起源的研究，這種生物還算不上世界上最早的細胞，地球已有46億年歷史，細胞在地球上出現至少也有36億年了。世界上第一個細胞是怎麼產生的？這是一個古老的難題，最好的解釋是化學進化假說。
科學家們推斷，在地球形成的過程中，地球內部劇烈變化產生的大量氣體，隨著頻繁活動的火山，衝破地殼，噴向空間，形成了地殼上空的大氣層。在剛形成的大氣層中，充滿甲烷、氨、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等，唯獨沒有氧氣和氮氣。在宇宙線、地球上的放射性物質、太陽紫外線、雷電閃光等共同作用下，大氣中的無機分子逐漸形成了胺基酸、嘌呤、嘧啶、核糖、脫氧核糖、卟啉等有機小分子，這就是化學進化的第一階段。
地球形成的早期，火山運動非常活躍，地球上隨處可見沸水池和滾燙的岩漿。有機小分子經過億萬年的合成和積累，越積越多。在此過程中，地球表面溫度逐漸降低，水蒸氣逐漸凝成了水，大氣中的有機小分子隨著雨水匯集到原始海洋，原始海洋中的有機小分子越來越豐富。那時候由於生命還沒有出現，沒有能分解有機物的微生物，所以有機分子不會發霉變質，整個海洋就像一鍋既營養豐富又溫熱清潔的“原生湯”。在“原生湯”中，胺基酸、核苷酸等有機分子在長期的相互作用下，通過脫水、結合等“聚縮”反應，就由小分子變成了蛋白質、核酸這樣的有機大分子，這就是化學進化的第二階段。
當原始海洋中的有機大分子濃度不斷加大時，在某種外部條件的作用下，這些有機大分子就從海洋中濃縮分離出來，相互作用匯集成小滴。這時的有機大分子就可避免因海水不斷“擠”進分子內部而解體。這種有機大分子聚集成的小滴外面還包有界膜，界膜是類脂和蛋白質的結合體，具有“哨兵”和“泵”的雙重作用。有了這層膜，外面的有害物質就不能進入小滴內部，而營養物質正相反，哪怕濃度極低，也會“泵”進小滴內部。這樣的獨立小滴就是多分子體系，這種獨立的多分子體系已能與外界環境進行某種物質交換，這是化學進化的第三階段。
多分子體系演變為最初的細胞就是化學進化的第四階段，這也是最複雜、最有決定意義的階段。在這個階段，多分子體系內部的核酸、蛋白質等大分子“各就各位”，核酸位於多分子體系中央，蛋白質位於多分子體系四周。中央部位稱核區，四周部位為質區，核、質分區後的多分子體系就是“原核細胞”了。
歷經幾十億年的發展，現代的細胞膜結構已經非常複雜和精密：磷脂雙分子層構成了一道堅固的城牆，使細胞內的環境與外界隔絕開，細胞膜上還鑲嵌著許多蛋白，它們肩負著物質交換、能量轉換和信號傳遞等重任。