Abiogenese, die Idee, dass das Leben vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde aus dem Nichtleben entstand. Die Abiogenese schlägt vor, dass die ersten erzeugten Lebensformen sehr einfach waren und durch einen schrittweisen Prozess immer komplexer wurden. Der Biogenese, bei der das Leben aus der Reproduktion anderen Lebens stammt, ging vermutlich die Abiogenese voraus, die unmöglich wurde, als die Erdatmosphäre ihre heutige Zusammensetzung annahm.
Obwohl viele die Abiogenese mit der archaischen Theorie der spontanen Erzeugung gleichsetzen, sind die beiden Ideen sehr unterschiedlich. Demnach wurde angenommen, dass komplexes Leben (z. B. eine Made oder Maus) spontan und kontinuierlich aus nicht lebender Materie entsteht. Während der hypothetische Prozess der spontanen Erzeugung bereits im 17. Jahrhundert widerlegt und im 19. Jahrhundert entschieden abgelehnt wurde, wurde die Abiogenese weder bewiesen noch widerlegt.
Die Oparin-Haldane-Theorie
In den 1920er Jahren haben der britische Wissenschaftler JBS Haldane und der russische Biochemiker Aleksandr Oparin unabhängig voneinander ähnliche Vorstellungen über die Bedingungen für die Entstehung des Lebens auf der Erde aufgestellt. Beide glaubten, dass organische Moleküle aus abiogenen Materialien in Gegenwart einer externen Energiequelle (z. B. ultravioletter Strahlung) gebildet werden könnten und dass die primitive Atmosphäre abnimmt (mit sehr geringen Mengen an freiem Sauerstoff) und unter anderem Ammoniak und Wasserdampf enthält Gase. Beide vermuteten auch, dass die ersten Lebensformen im warmen, primitiven Ozean auftraten und heterotrophe (Gewinnung vorgeformter Nährstoffe aus den auf der frühen Erde vorhandenen Verbindungen) und nicht autotrophe (Erzeugung von Nahrungsmitteln und Nährstoffen aus Sonnenlicht oder anorganischen Materialien) waren.
Oparin glaubte, dass sich das Leben aus Koazervaten entwickelte, mikroskopisch spontan gebildeten kugelförmigen Aggregaten von Lipidmolekülen, die durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden und möglicherweise Vorläufer von Zellen waren. Oparins Arbeit mit Koazervaten bestätigte, dass Enzyme, die für die biochemischen Reaktionen des Stoffwechsels von grundlegender Bedeutung sind, in membrangebundenen Kugeln effizienter funktionieren als in wässrigen Lösungen. Haldane, der mit Oparins Koazervaten nicht vertraut war, glaubte, dass einfache organische Moleküle, die sich zuerst und in Gegenwart von ultraviolettem Licht bildeten, zunehmend komplexer wurden und letztendlich Zellen bildeten. Die Ideen von Haldane und Oparin bildeten die Grundlage für einen Großteil der Forschung zur Abiogenese, die in späteren Jahrzehnten stattfand.
Das Miller-Urey-Experiment
1953 testeten die amerikanischen Chemiker Harold C. Urey und Stanley Miller die Oparin-Haldane-Theorie und produzierten erfolgreich organische Moleküle aus einigen der anorganischen Komponenten, von denen angenommen wurde, dass sie auf der präbiotischen Erde vorhanden waren. In dem sogenannten Miller-Urey-Experiment kombinierten die beiden Wissenschaftler warmes Wasser mit einem Gemisch aus vier Gasen - Wasserdampf, Methan, Ammoniak und molekularem Wasserstoff - und pulsierten die „Atmosphäre“ mit elektrischen Entladungen. Die verschiedenen Komponenten sollten den primitiven Ozean, die präbiotische Atmosphäre und die Wärme (in Form eines Blitzes) simulieren. Eine Woche später stellten Miller und Urey fest, dass sich unter den simulierten Bedingungen der frühen Erde einfache organische Moleküle, einschließlich Aminosäuren (die Bausteine von Proteinen), gebildet hatten.
