Nguồn gốc sự sống

Nguồn gốc sự sống cũng thường được gọi là quá trình phát sinh sự sống (abiogenesis) là thuật ngữ để chỉ các lí thuyết khác nhau về quá trình hình thành và phát triển sự sống trên Trái Đất.  Trong các lí thuyết này, phổ biến nhất cho đến nay là những giả thuyết khoa học cho rằng : đây là quá trình tự nhiên mà sự sống phát sinh từ vật chất không sống, từ các chất vô cơ thành các hợp chất hữu cơ đơn giản, rồi tiến hoá thành sinh giới ngày nay. Mặc dù các chi tiết của quá trình này vẫn chưa được biết, giả thuyết khoa học phổ biến là sự chuyển đổi từ các thực thể không sống sang các thực thể sống không phải là một sự kiện đơn lẻ, mà là một quá trình tăng dần độ phức tạp liên quan đến việc tự sao chép phân tử, tự lắp ráp, tự sinh và sự xuất hiện của màng tế bào. Mặc dù sự xuất hiện của nguồn gốc sự sống là không gây tranh cãi giữa các nhà khoa học, nhưng không có mô hình duy nhất được chấp nhận cho nguồn gốc của sự sống, và bài viết này trình bày một số nguyên tắc và giả thuyết về cách nguồn gốc sự sống có thể xảy ra.
Các nhà nghiên cứu nghiên cứu nguồn gốc sự sống thông qua sự kết hợp của sinh học phân tử, cổ sinh vật học, sinh vật học, hải dương học, sinh lý học, địa hóa học và hóa sinh, và nhằm mục đích xác định các phản ứng hóa học trước khi có sự sống đã tạo ra sự sống như thế nào. Nghiên cứu về nguồn gốc sự sống có thể là địa vật lý, hóa học hoặc sinh học, với các phương pháp gần đây hơn đang cố gắng tổng hợp cả ba môn khoa học trên, khi sự sống nảy sinh trong những điều kiện khác biệt so với những điều kiện trên Trái đất ngày nay. Sự sống hoạt động thông qua hoạt động hóa học chuyên biệt của carbon và nước và xây dựng phần lớn dựa trên bốn họ hóa chất chính: lipit (thành tế bào mỡ), carbohydrat (đường, cellulose), axit amin (chuyển hóa protein) và axit nucleic (DNA và RNA tự sao chép). Bất kỳ lý thuyết thành công của nguồn gốc sự sống phải giải thích nguồn gốc và tương tác của các lớp phân tử này. Nhiều phương pháp tiếp cận nguồn gốc sự sống điều tra làm thế nào các phân tử trên tự sao chép, hoặc các thành phần của chúng ra đời như thế nào. Các nhà nghiên cứu thường nghĩ rằng cuộc sống hiện tại trên Trái đất bắt nguồn từ một thế giới RNA, mặc dù cuộc sống dựa trên RNA có thể không phải là sự sống đầu tiên tồn tại.
Thí nghiệm Urey-Miller cổ điển năm 1952 và các nghiên cứu tương tự đã chứng minh rằng hầu hết các axit amin, thành phần hóa học của protein được sử dụng trong tất cả các sinh vật sống, có thể được tổng hợp từ các hợp chất vô cơ trong các điều kiện mô phỏng trạng thái của Trái đất sơ khai. Các nhà khoa học đã đề xuất các nguồn năng lượng bên ngoài khác nhau có thể đã kích hoạt các phản ứng này, bao gồm sét và bức xạ. Các cách tiếp cận khác (giả thuyết "trước tiên về trao đổi chất" tập trung vào việc tìm hiểu cách xúc tác trong các hệ thống hóa học trên Trái đất sơ khai có thể đã cung cấp các phân tử tiền chất cần thiết cho quá trình tự sao chép. Các phân tử hữu cơ phức tạp xuất hiện trong Hệ Mặt trời và trong không gian giữa các vì sao, và các phân tử này có thể đã cung cấp nguyên liệu ban đầu cho sự phát triển của sự sống trên Trái đất.
Hóa sinh của sự sống có thể đã bắt đầu ngay sau Vụ Nổ Lớn, 13,8 tỷ năm trước, trong một kỷ nguyên có thể ở được khi tuổi của vũ trụ chỉ còn 10 đến 17 triệu năm. Giả thuyết panspermia cho thấy sự sống siêu nhỏ được bụi vũ trụ, thiên thạch, tiểu hành tinh và các vật thể trong Hệ Mặt trời nhỏ khác đưa đến Trái Đất sơ khai và sự sống có thể tồn tại trong vũ trụ. Giả thuyết panspermia cho rằng sự sống bắt nguồn từ bên ngoài Trái Đất, nhưng không giải thích dứt khoát về nguồn gốc của nó.
Tuy nhiên, Trái đất vẫn là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến với sự sống, và bằng chứng hóa thạch từ Trái đất tạo điều kiện hầu hết các nghiên cứu về nguồn gốc sự sống. Tuổi của Trái đất là khoảng 4,54 tỷ năm; bằng chứng không thể chối cãi sớm nhất về sự sống trên Trái đất có từ ít nhất 3,5 tỷ năm trước, và có thể sớm nhất là từ kỷ Đại Tiền Thái cổ (từ 3,6 đến 4,0 tỷ năm trước đây), sau khi lớp vỏ địa chất bắt đầu hóa cứng sau Hadean Eon nóng chảy. Vào tháng 5 năm 2017, các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng có thể về sự sống ban đầu trên đất liền ở geyserite 3,48 tỷ năm tuổi và các mỏ khoáng sản liên quan khác (thường được tìm thấy xung quanh suối nước nóng và mạch nước phun) được phát hiện ở Pilbara Craton, Tây Úc. Tuy nhiên, một số khám phá cho thấy sự sống có thể đã xuất hiện trên Trái đất thậm chí sớm hơn. Tính đến  năm 2017, microfossils, hoặc các vi sinh vật hóa thạch, trong các kết tủa thủy nhiệt với tuổi từ 3,77 đến 4,28 tỷ năm tuổi được tìm thấy ở Quebec, trong các hòn đá Canada có thể chứa đựng kỷ lục sống lâu đời nhất trên Trái Đất, cho thấy sự sống bắt đầu ngay sau khi hình thành đại dương 4,4 tỷ năm trước. Theo nhà sinh vật học Stephen Blair Hedges, "Nếu sự sống phát sinh tương đối nhanh trên Trái Đất thì nó có thể phổ biến trong vũ trụ".