简单的生物小分子合成
生命起源的研究必须在原始地球条件下进行探索，从简单的生物小分子合成逐步发展成复杂的生命体，它包括下述四个过程。
（1）生命必需的有机小分子合成，如氨基酸、碱基、核苷、核苷酸、糖、脂类的合成。从1953年米勒（Miller）模拟原始大气高压放电产生氨基酸和1961年奥罗（Oro）从氰化氢合成腺嘌呤实验开始，现在科学家们基本上达成共识：生命的基本物质蛋白质与核酸的主要成分核苷酸等均能在原始地球条件下合成。留下的一个问题是“核酸与蛋白质哪一个先产生”。早期有奥巴林（Oparin）和福克斯（Fox）的蛋白质论，20世纪80年代，由于塞克（Cech）和艾尔麦恩（Altman）分别发现核酸酶（Ribozyme）具有酶活性，改变了只有蛋白质才具有催化功能的传统观念，而倾向于“RNA 的世界”。
（2）有机小分子的活化与聚合。国内外的研究侧重于太阳紫外线在磷化物的作用下，对有机小分子的活化与聚合。
（3）手性起源是小分子聚合成大分子的前提。为什么生命的基本物质蛋白质大部分由L-氨基酸组成，核酸RNA 和DNA 只由D 糖组成？科学家认为手性均一是生命所必需的。从微生物到人类，为了保持有机体的生存和复制，细胞必须建立在遗传物质右旋（VeersRight）和氨基酸左旋（VeersLeft）的基础上，但手性均一性和生命究竟哪一个先产生，至今尚无定论。
（4）核酸—蛋白质密码关系的建立。组成生命的有机分子可以在原始地球上形成，但有机分子不是生命，只有蛋白质与核酸形成明确的密码关系时，才可能进化并最终产生生命。
根据宇宙大爆炸理论，大约在150亿年前的爆炸初期，宇宙处于高温、高密度状态，只有中子、质子、电子、中微子等基本粒子。之后宇宙沿着两条线平行发展：一条是宇观链，即天体演化和地质演变；另一条是微观—宏观链。后者又分为物理进化、化学进化、生物进化和社会进化四个阶段。化学进化是指原子→分子→生物大分子的进化过程。具体可分为下述四个阶段：(https://www.daowen.com)
（1）化学元素的合成阶段。质子和电子形成了最简单的化学元素氢，氢俘获一个或两个中子，生成它的同位素氘或氚；氘和氚可以聚变为氦，氦进一步聚变生成碳、氧、氮等元素。
（2）星际小分子的合成阶段。近三十余年来，由于射电望远镜的发展，人们在宇宙太空中观察到50多个星际小分子的转动光谱，与地球上相同分子的转动光谱完全一致。星际分子的发现，说明在宇宙发展的过程中，由碳、氢、氧、氮等化学元素可以合成各种小分子，其中特别重要的有甲烷、氢、氧、水和氨等分子。
（3）生物小分子的合成阶段。在地球和其他天体形成的早期，大气中氢气很多，氧很少，还有大量的甲烷、水和氨等，科学史上称之为还原性大气。在这种环境下，由氢、甲烷、水、氨等小分子可以合成氨基酸、尿嘧啶、嘌呤等生物小分子。
（4）生物大分子的合成阶段。有了氨基酸、磷酸、戊糖、四种碱基等与生物有关的小分子，就能组成生命的基本物质——蛋白质和核酸。1953年，维涅特（VincentduVigneaud）成功地合成了由8个氨基酸构成的催产素；1960年，伍德沃特合成了叶绿素分子；1965年，中国成功合成了牛胰岛素蛋白质分子；1969年，国外合成了链上有124个氨基酸构成单肽链的核糖核酸酶。目前，人们能通过基因工程合成所需的许多蛋白质，但认为只有含核酸分子的类病毒，是化学进化最后阶段的产物和生物进化的开始。
在实验室中可以完成上述化学进化的第四个阶段，但第一阶段在自然界中是如何完成的，至今尚无定论。为美国航空航天局工作多年的奥罗认为，造成化学反应并导致生命产生的有机物无疑是由与地球碰撞的彗星带来的。萨根做了土卫六（Titan）大气层有有机分子的报道，并认为太阳系中充满了生命的组成成分。加州劳伦斯—伯克利实验室的莱曼在1993年巴塞罗那国际生命起源大会上提出独特的见解，他认为空气和海水混合产生泡沫，由火星或彗星带入空气的含碳分子、泥土和金属微粒沾在泡沫上，泡沫破裂时一些分子进入空气，通过紫外线辐射、闪电引起的化学反应产生氨基酸、脱氧核糖核酸、核糖核酸和脂肪酸，这些分子随雨雪落到地上，形成第一个生命细胞。总之，一切都是在45亿年前，在一个没有大气层并经过亿万颗彗星撞击的世界上开始的。地球用了1亿年的时间，把数千摄氏度的高温降下来，并把彗星带来的水积蓄起来，又过了数百年，地球上出现了第一个能够繁殖，又能变异的细菌。研究生命的化学进化就是要实现如何从“死物”到“活物”的飞跃这一目标。
总之，生命起源是现代科学三个前沿问题（天体演化，生命起源，基本粒子理论）之一。生命起源就是研究地球或地外星球由非生命物质演变为原始生命的过程，以及如何用人为方法模拟原始条件重现这一自然的历程。它的研究将使人类更好地掌握生命产生和发展的规律，控制生物遗传，同时也具有重大的理论意义和现实意义。