Abiogenesis, gagasan bahwa kehidupan muncul dari nonhidup lebih dari 3,5 miliar tahun yang lalu di Bumi. Abiogenesis mengusulkan bahwa bentuk kehidupan pertama yang dihasilkan sangat sederhana dan melalui proses bertahap menjadi semakin kompleks. Biogenesis, di mana kehidupan berasal dari reproduksi kehidupan lain, kemungkinan didahului oleh abiogenesis, yang menjadi tidak mungkin ketika atmosfer bumi mengambil komposisi yang sekarang.
Meskipun banyak yang menyamakan abiogenesis dengan teori kuno tentang generasi spontan, kedua gagasan itu sangat berbeda. Menurut yang terakhir, kehidupan yang kompleks (misalnya, belatung atau tikus) dianggap muncul secara spontan dan terus-menerus dari benda mati. Sementara proses hipotetis generasi spontan dibantah sejak abad ke-17 dan ditolak secara meyakinkan pada abad ke-19, abiogenesis tidak terbukti atau tidak dibantah.
Teori Oparin-Haldane
Pada 1920-an, ilmuwan Inggris JBS Haldane dan ahli biokimia Rusia Aleksandr Oparin secara independen mengemukakan gagasan serupa mengenai kondisi yang diperlukan untuk asal usul kehidupan di Bumi. Keduanya percaya bahwa molekul organik dapat dibentuk dari bahan abiogenik di hadapan sumber energi eksternal (misalnya, radiasi ultraviolet) dan bahwa atmosfer primitif berkurang (memiliki jumlah oksigen bebas yang sangat rendah) dan mengandung amonia dan uap air, antara lain gas. Keduanya juga curiga bahwa bentuk kehidupan pertama muncul di lautan yang hangat dan primitif, dan heterotrofik (memperoleh nutrisi yang terbentuk sebelumnya dari senyawa yang ada di Bumi purba) daripada autotrofik (menghasilkan makanan dan nutrisi dari sinar matahari atau bahan anorganik).
Oparin percaya bahwa kehidupan berkembang dari coacervate, mikroskopis secara spontan membentuk agregat bulat dari molekul lipid yang disatukan oleh kekuatan elektrostatik dan yang mungkin merupakan prekursor sel. Pekerjaan Oparin dengan coacervate menegaskan bahwa enzim yang mendasar untuk reaksi biokimia metabolisme berfungsi lebih efisien bila terkandung dalam bola yang terikat membran daripada ketika bebas dalam larutan berair. Haldane, yang tidak terbiasa dengan coacervate Oparin, percaya bahwa molekul organik sederhana terbentuk pertama dan di hadapan sinar ultraviolet menjadi semakin kompleks, pada akhirnya membentuk sel. Ide-ide Haldane dan Oparin membentuk fondasi bagi banyak penelitian tentang abiogenesis yang terjadi dalam beberapa dekade kemudian.
Eksperimen Miller-Urey
Pada tahun 1953, ahli kimia Amerika Harold C. Urey dan Stanley Miller menguji teori Oparin-Haldane dan berhasil menghasilkan molekul organik dari beberapa komponen anorganik yang diduga ada di Bumi prebiotik. Dalam apa yang kemudian dikenal sebagai eksperimen Miller-Urey, kedua ilmuwan tersebut menggabungkan air hangat dengan campuran empat gas — uap air, metana, amonia, dan hidrogen molekuler — dan menggetarkan "atmosfer" dengan muatan listrik. Komponen yang berbeda dimaksudkan untuk mensimulasikan masing-masing samudera primitif, atmosfer prebiotik, dan panas (dalam bentuk petir). Satu minggu kemudian Miller dan Urey menemukan bahwa molekul organik sederhana, termasuk asam amino (blok pembangun protein), telah terbentuk di bawah kondisi simulasi Bumi purba.
