生命的起源是地球早期進化的結果，生命的誕生、演化離不開地球環境，地球環境是生命的生存之地、生存之本。火山噴發、大氣圈的產生、地殼冷卻以及海水的形成等都為地球生命的發生、發展創造了必要的條件。在這些必要條件齊備的情況下，原始生命才最終誕生，開始了漫長的進化過程。

原始地殼與生命孕育

原始地殼是地球上生命得以孕育成功的必要條件之一，沒有地殼的形成，生命孕育就無從談起。原始地殼的出現，標志著地球由天文行星時代進入地質發展時代，具有原始細胞結構的生命逐漸形成。

原始地殼初形成

生命的起源應當追溯到與生命有關的元素及化學分子的起源。因而，生命的起源過程應當從宇宙形成之初、通過所謂的“大爆炸”產生了碳、氫、氧、氮、磷、硫等構成生命的主要元素談起。

大約在66億年前，銀河系內發生過一次大爆炸，其碎片和散漫物質經過長時間的凝集，大約在46億年前形成了太陽系。作為太陽系一員的地球也在46億年前形成了。接著，冰冷的星云物質釋放出大量的引力勢能，再轉化為動能、熱能，致使溫度升高，加上地球內部元素的放射性熱能也發生增溫作用，故初期的地球呈熔融狀態。

在旋轉過程中高溫的地球中的物質發生分異，重的元素下沉到中心凝聚為地核，較輕的物質構成地幔和地殼，逐漸出現了圈層結構。這個過程經過了漫長的時間，大約在38億年前出現原始地殼。

原始地殼的出現，標志著地球由天文行星時代進入地質發展時代，具有原始細胞結構的生命也有可能逐漸形成。

孕育生命的條件形成

剛剛誕生的地球十分寒冷、荒涼，沒有結構復雜的物質，也沒有任何生命。生命是隨著原始大氣的誕生開始孕育的。

在早期太陽系里，一些處于原始狀態的天體頻繁地和幼小的地球相撞，這一方面增大了地球體積，另一方面運動的能量轉化為熱能貯存在了地球內部。撞擊不斷地發生，地球內部蓄積了大量熱能。地球的平均溫度高達攝氏幾千度，內部的金屬和礦物變成了熾熱巖漿。巖漿在地球內部劇烈運動著，不時沖出地球表面形成火山爆發。在原始地球上，火山爆發十分頻繁。隨著火山爆發，地球內部一些氣體被源源不斷地釋放出來，形成了原始大氣。不過，這時的地球上仍然沒有生物分子。

生命的誕生與原始大氣十分有緣。據推測，原始大氣的主要成分是一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸氣、氨氣。這些簡單的氣體分子要想成為生物分子，就必須變得足夠復雜。

合成復雜物質需要消耗能量。值得慶幸的是，在原始地球上有各種形式的能量可供利用。首先，原始大氣沒有臭氧層，陽光中的紫外線可以毫無顧忌地進入大氣，這為地球帶來了能量。其次，原始大氣中會出現閃電，閃電是一種能量釋放現象。再次，原始地球上火山活動頻繁，火山噴發可以釋放大量熱量。

簡單的氣體分子在吸收了能量之后，變得異常的活躍，進而產生化學反應，形成復雜的生命物質。

在以后的歲月里，由于日積月累，原始大氣中的水蒸氣越來越多，地球表面溫度開始降低。當降低到水的沸點以下時，水蒸氣就化作傾盆大雨降落到了地面上。傾盆大雨不分晝夜地下著，約在40億年前，形成了最初的海洋，這為生命的誕生準備了搖籃。

宇宙大爆炸學說

宇宙大爆炸是根據天文觀測研究后得到的一種設想。大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個過程是復雜的，現在只能從理論研究的基礎上，描繪過去遠古的宇宙發展史。在這150億年中先后誕生了星系團、星系、我們的銀河系、恒星、太陽系、行星、衛星等。現在我們看見的和看不見的一切天體和宇宙物質，形成了當今的宇宙形態，人類就是在這一宇宙演變中誕生的。

“原生體”的出現

據科學家分析，生物體都是由碳、氫、氮、氧等元素組成的物質構成的，而這些元素在非生物環境里都能找到。也就是說，組成生物體物質的元素，沒有一種是生物體本身獨有的。這說明了組成生物和非生物物質的元素都是共通的。

生命的起源是一個長期的演化過程，這個過程是在原始地球條件下開始進行的。原始大氣成分中由碳、氫、氮、氧等元素組成的甲烷、氨和水汽等物質，在大自然各種射線和閃電等因素的作用下，形成了許多與生命有關的較為簡單的有機物，并通過雨水作用，經湖泊、河流最后匯集到原始海洋中。

原始海水開始幾乎完全是淡水，后來逐漸溶入了大量的有機質，如氨基酸、核苷酸等。一些有機質形成了蛋白質。在隨后的幾億年中，這些蛋白質越來越復雜，終于在34或33億年前原始生命開始出現了。

生命的產生過程可以概括為四個階段：

第一階段，有機小分子的形成。原始海洋中的氮、氫、氧、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氯化氫、甲烷和水等無機物，在紫外線、電離輻射、高溫、高壓等一定條件的影響和作用下，形成了氨基酸、核苷酸及單糖等有機化合物。

美國的一位年輕學者米勒用自己設計的實驗裝置證明，在原始地球條件下有可能形成有機化合物。米勒的報告引發世界許多科學實驗室重復和發展類似的實驗，總的目標是模擬原始大氣、海洋、江水和雷電。在水溶液中——相當于原始海洋的海水中——先后找到了20種氨基酸，各種單糖、脂酸、脂類分子，甚至是核苷酸分子。

第二階段，生物大分子的形成。氨基酸、核苷酸等有機物可能因吸附作用，在原始海洋岸邊的巖石或黏土表面濃集，受到熱的催化，進而合成為生物大分子。

美國科學家福克斯做過這樣的實驗：把氨基酸混合物倒在160℃～200℃的熱沙土或黏土上，隨著水分蒸發，氨基酸濃縮并化合，經0.5～3.0小時，生成類似蛋白質的大分子。

第三階段，多分子體系形成。許多生物大分子聚集、濃縮形成以蛋白質和核酸為基礎的多分子體系，它既能從周圍環境中吸取營養，又能將廢物排出體系之外，這就構成了原始的物質交換活動。

前蘇聯學者奧巴林做了一系列實驗，證明如何由生物大分子形成團聚體小滴。他把蛋白質（白明膠）溶液和多糖（阿拉伯膠）溶液混合，產生出團聚體小滴。

第四階段，“原生體”的形成。在多分子體系的界膜內，蛋白質與核酸的長期作用，終于將物質交換活動演變成新陳代謝作用并能夠進行自身繁殖，這是生命起源中最復雜的最有決定意義的階段。技術改造構成的生命體，被稱為“原生體”。

這種“原生體”的出現使地球上產生了生命，把地球的歷史從化學進化階段推向了生物進化階段，對于生物界來說更是開天辟地的第一件大事，沒有這個變化過程，就不可能有生物界。

原核單細胞的出現

有生命的“原生體”是一種非細胞的生命物質，有些類似于現代的病毒，它出現以后，隨著地球的發展而逐步復雜化和完善化，演變成為具有較完備的生命特征的細胞，到此時才產生了原核單細胞生物。最早的原核單細胞細菌化石發現于距今33億年前的地層中，那就是說非細胞生命物質出現的時間，還要遠遠地早于33億年以前。

地球上最初出現的生命是一些生活在海洋中的原核單細胞生物。它們結構簡單，沒有細胞核，與今天的藍菌（也稱藍藻）和細菌在形態上很相似，在生物學上統稱為原核細胞生物。它們還沒有真正分化出細胞核和細胞器，只能進行無性繁殖，因此它們的遺傳變異和進化過程十分緩慢。

開始的原核細胞生物是以環境中的有機物質為食，屬于異養生物。由于地球早期有機物質來源極為有限，因此會對生物進化產生選擇性壓力，使部分生物在進化中演化出了利用周圍環境中豐富的無機物合成自己所需食物的能力。這種能自己制造食物的生物稱為自養生物。根據獲取營養方式的不同，生物的自養又可分為化學自養和光合自養，代表了生物早期演化的分異。

光合自養生物是通過光合作用分解二氧化碳獲得能量。由于光合作用生物的出現和發展，大量的自由氧釋放到環境中，使地球早期的環境和大氣性質開始發生變化，從無氧環境向有氧環境轉變，為生物進化的下一個重要階段創造了環境條件。

生命起源的假說

水是一切生命的源泉，現在已經知道，最初的生命誕生于原始海洋中，沒有原始海洋也就沒有生命。目前關于地球最初生命起源主要有以下四種假說，即陸地起源說、空中起源說、深海煙囪起源說、宇宙起源說。這四種假說各有各的一套理論，并各圓其說。客觀地說，這四種假說都有其自身的一定道理，但也都有各自解釋不清的生物學現象，因此，時至今日，這四種假說也還只是假說。

原始海洋形成

在地球剛剛形成地表時，地表是沒有水的，因為當時地殼的溫度還很高。在距今40億年到38億年時，地表氣溫仍在100攝氏度以上。盡管火山噴發吋產生了大量的水蒸氣，而水蒸氣在高空冷卻后變成雨，雨降落到地表時，由于地表溫度高，它又變為水汽而進入大氣層。同時水汽蒸發時也帶走地表的大量熱量，使地表不斷變冷。當地表溫度低于100攝氏度時，降落到地表的雨水就會停留下來而形成地表水。隨著火山噴發出大量水汽，這些水汽在高空冷卻后變成雨水不斷加入地表水，使地表水越聚越多。大約在距今40億年時，地球上形成了原始的海洋。

有了海洋才會出現生命，而早期生命對水的積累也起到了重要的作用，尤其是最低等的菌藻類。藻類的光合作用會釋放出大量氧氣，它與甲烷、氨氣等結合會形成一部分雨水而落到地球表面。除此之外，彗星路過地球時，也會給地球帶來一些水。彗星主要是由大量間雜著冰粒的冷氣和宇宙塵所組成，是太陽系中最大的天體。有的彗星比太陽還大，而太陽的體積相當于130萬個地球，所以彗星的一些冰粒落到地球上，其數量是很可觀的。

海水最初是淡味的。由于海水蒸發而變成雨水落到陸地，這些雨水最后又流回大海，在流回大海的過程中，它會把陸地上的礦物質帶至海里，常年累月，致使海里的礦物質越來越多。此外，海底的火山噴發也會給海水增添一些礦物質，使海水漸漸變得又咸（因含氯化鈉）又苦（因含氯化鎂）。海水占到地球水總量的97%，其余3%是陸地的冰川、湖泊、江河及地下所擁有的淡水。

陸地起源說

陸地形成的氨基酸經脫水結合而成高聚合物，被流水帶入海洋后，在海里進一步聚合成蛋白質和核酸等，之后產生了生命。

空中起源說

空氣中的水、甲烷、氨氣等形成了合成物，在陽光作用下形成復雜的氨基酸和蛋白質。當它落入海里后，海洋中有機物可能在它周圍形成一層薄膜，并與它原來的薄膜共同構成了雙分子膜。這類似生物細胞膜，進而形成了細胞。

深海煙囪起源說

在太平洋和大西洋等深海的大洋中脊，由于地底下的巖漿不斷在此溢出，促使洋殼不斷地向兩側移動。其間形成了一些地殼裂隙，海水可從裂隙滲入到炙熱的地殼深處，然后變熱的海水與地內噴出的硫化氫（H?S）及各種金屬元素，如鐵、銅、錳、金等結合形成含硫化物的熱泉。

由于周邊海水很冷，噴出的熱泉會迅速降溫，使熱泉中的黑色硫化物在熱泉旁沉淀下來。隨著沉淀物圍繞噴泉周圍不斷增高，它們成了一個個黑色“煙囪”。盡管這里海水溫度很高，沒有任何陽光，硫化物又是有毒物質，卻成了喜硫細菌的天堂，大量細菌在這里繁衍。更奇特的是，一些貝殼類和蝦類竟靠吃細菌得以存在，還有一些管形的軟體蟲也大量繁衍，靠吃細菌和蝦類而生。這些管形軟體蟲成群地盤繞在一起，有的竟長達2米。

此外，還有些魚類等，它們共同構成了一個極為奇特的海底生物世界。顯然，黑色煙囪噴出的甲烷（CH?）、氨（NH?）等在高溫和硫化物催化劑的作用下，也可形成嘌呤、核苷酸等有機物，進而形成有生命的團聚物，最后成為原核細胞的細菌。

當這些細菌因某種原因進入淺海時，由于環境的極大變化，促使細菌變化并能生活于淺海里，甚至發生變異而含有葉綠素，最終成為能吸收陽光、二氧化碳并制造有機物的藍菌（也稱藍藻），從而完成了最初生命的創造過程。