大约在四十亿年前，我们的地球表面只有与荒岩。一些复杂的化学反应可能出现在池塘或深海热泉中，这些化学反应被包裹在膜结构中，从而形成了原始细胞，生命由此诞生。但对于这一过程是如何发生的，存在许多未解之谜。其中，“先有鸡还是先有蛋”的问题引人注目：在细胞内发生化学反应所需的蛋白质酶需要根据遗传物质（DNA或RNA）携带的指令来合成，然而在生命起源之初，这些遗传分子尚未存在，合成它们本身就需要酶。那么，最初是什么启动了生命呢？
另一种假说认为，生物化学率先登场——它最初作为地球化学在细胞外演化。早期的化学反应无需酶的催化即可进行，只是速度非常缓慢。这些反应能够推进，是因为在热力学上是有利的，还可能受到了热或金属的加速作用。随后，原始酶出现，进一步加快了生命最初的化学反应进程。在过去的几年里，研究人员已经在实验室中测试了大量的化学混合物以及各种环境条件的组合，找出了在无酶条件下复制细胞内核心代谢反应的路径。州伍兹霍尔海洋研究所的地球化学家Susan Lang指出，这一地球化学先于生物化学的想法是“一个极具影响力的观点”。
早在1910年，俄罗斯生物学家Konstantin Sergejewitch Mereschkowsky就推测，最早的细胞必须能将无机物转化为有机物。具体来说，这些原始细胞必须利用氢气（H2）和二氧化碳（CO2）来合成像脂肪酸、糖类和氨基酸这样的有机分子。大约20年前，德国杜塞尔多夫大学的进化微生物学家Bill Martin提出，生命的起源地应该是适合发生这些关键反应的环境：深海热泉的喷口。
在这些热泉中，岩石中的铁与水反应生成氢气，这些氢气与二氧化碳反应，生成细胞生化过程中重要的简单有机分子。2010年，Lang及其团队在研究时证实了这一点。微生物路径科学家们还注意到，这些热泉喷口处的地球化学反应步骤与现今热泉附近生活的微生物利用二氧化碳和氢气合成有机分子的方式完全相同。这与生物化学路径最初源于地球化学反应，之后才进化出酶的观点一致。实际上，这一特定的系列反应被称为乙酰辅酶A途径，是细菌和古菌两大生命基本类群共有的代谢途径，可一直追溯至所有生命的共同祖先。
最近，科学家们取得了突破性进展。他们在实验室中成功模拟了无酶参与的代谢反应，重现了深海热泉微生物的代谢过程。这一成果为关于生命起源的理论提供了关键实证。研究人员还关注一类被称为辅助因子或辅酶的小分子在生命起源阶段可能扮演的角色。这些辅助因子在酶促反应中起辅助作用尽管任务简单却是新陈代谢中极其核心和重要的。科学家们推测辅助因子可能在细胞进化的关键一步中也发挥了作用即基因的出现。他们推测一些辅助因子在地球化学向生物化学过渡的过程中起到了关键作用帮助构建了早期的生物化学网络并促进了生命的诞生。尽管无法准确了解生命的起源过程科学家们仍在不断努力拼凑出遥远的过去。正如一位化学家所言我们还面临着无数其他可能性但活细胞内的生化反应将我们与地球原始生命诞生之前的时代紧密相连。
