Kehidupan
Asal usul

Bukti menunjukkan bahwa kehidupan di bumi telah ada sekitar 3,7 miliar tahun. Semua bentuk kehidupan yang dikenal punya mekanisme molekuler dasar, dan berdasarkan pengamatan ini, teori-teori tentang asal usul kehidupan berupaya menemukan mekanisme yang menjelaskan pembentukan satu sel organisme primordial dari mana semua kehidupan berasal. Ada berbagai hipotesis yang berbeda tentang jalan yang dilalui dari molekul organik sederhana melalui kehidupan pra-seluler menuju protosel dan metabolisme. Banyak model jatuh ke dalam kategori "gen pertama" atau kategori "metabolisme-pertama", tetapi tren terbaru adalah munculnya model hibrida yang menggabungkan kedua kategori.
Tak ada konsensus ilmiah mengenai bagaimana kehidupan bermula dan semua teori yang diusulkan sangatlah spekulatif. Bagaimanapun juga, kebanyakan model ilmiah yang diterima dibangun dengan satu atau lain cara di atas hipotesis-hipotesis sebagai berikut:
Percobaan Miller-Urey dan karya Sidney W. Fox yang menyatakan bahwa kondisi bumi yang primitif mungkin lebih mendukung reaksi-reaksi kimia yang menyintesiskan sebagian asam amino dan senyawa organik lainnya dari prekursor non-organik.
Fosfolipid secara spontan membentuk lipid bilayer, struktur dasar dari membran sel.
Kehidupan seperti yang kita kenal sekarang ini menyintesis protein, yang merupakan polimer dari asam amino menggunakan instruksi yang dikodekan oleh gen-gen seluler—yang merupakan polimer dari asam deoksiribonukleat (DNA). Sintesis protein juga memerlukan perantara polimer asam ribonukleat (RNA). Salah satu kemungkinan adalah bahwa gen muncul pertama dan kemudian protein. Kemungkinan lain adalah bahwa protein muncul lebih dulu dan lalu gen. Namun, karena gen diperlukan untuk membuat protein, dan protein juga diperlukan untuk membuat gen, mempertimbangkan masalah yang mana yang muncul lebih dulu seperti mempermasalahkan ayam atau telur.
Kebanyakan ilmuwan telah mengadopsi hipotesis bahwa karena DNA dan protein berfungsi bersama-sama dengan intim, tampak tidak mungkin bahwa mereka muncul secara independen. Oleh karena itu, banyak ilmuwan mempertimbangkan kemungkinan, yang tampaknya pertama kali diusulkan oleh Francis Crick, bahwa kehidupan pertama berbasis pada perantara DNA-protein: RNA. Bahkan, RNA memiliki sifat penyimpanan informasi dan replikasi dan sifat katalitik dari beberapa protein yang mirip DNA. Crick dan ilmuwan lainnya mendukung hipotesis RNA-pertama bahkan sebelum sifat katalitik RNA telah ditunjukkan oleh Thomas Cech.
Sebuah masalah yang penting dalam hipotesis RNA-pertama adalah bahwa eksperimenyang dirancang untuk menyintesis RNA dari prekursor sederhana belum seberhasil seperti percobaan Miller-Urey yang menyintesis molekul organik lainnya dari prekursor anorganik. Salah satu alasan dari kegagalan membuat RNA di laboratorium adalah bahwa prekursor RNA sangat stabil dan tidak bereaksi satu sama lain dalam keadaan ambien. Namun, sintesis molekul RNA tertentu yang berhasil dalam keadaan yang diduga sama seperti saat sebelum kehidupan muncul di Bumi telah dicapai dengan menambahkan prekursor alternatif dalam urutan tertentu dengan prekursor fosfat dihadirkan selama reaksi. Penelitian ini membuat hipotesis RNA-pertama lebih masuk akal bagi banyak ilmuwan.
Percobaan terbaru telah menunjukkan evolusi Darwin sejati dari enzim RNA unik (ribozim) terdiri dari dua komponen katalitik terpisah yang mereplikasi satu sama lain secara in vitro. Dalam menjelaskan hal ini dari laboratoriumnya, Gerald Joyce menyatakan: "Ini adalah contoh pertama, di luar biologi, dari adaptasi evolusioner dalam sistem genetika molekuler." Percobaan tersebut membuat kemungkinan adanya dunia RNA primordial menjadi lebih menarik bagi banyak ilmuwan.