stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Phát sinh phi sinh học
Lịch sử khái niệm cho đến những năm 1960: Sinh học > John Bernal

John Bernal đã chỉ ra rằng dựa trên nghiên cứu này và các nghiên cứu tiếp theo, về nguyên tắc không có khó khăn gì trong việc hình thành hầu hết các phân tử mà chúng ta công nhận là các phân tử cần thiết cho sự sống từ các tiền chất vô cơ của chúng. Ví dụ, giả thuyết cơ bản do Oparin, Haldane, Bernal, Miller và Urey đưa ra là nhiều điều kiện trên Trái Đất nguyên sinh tạo thuận lợi cho các phản ứng hóa học tổng hợp cùng một tập hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp từ các tiền chất đơn giản như vậy. Bernal đặt ra thuật ngữ tạo sinh vào năm 1949 để chỉ nguồn gốc của sự sống. Năm 1967, ông gợi ý rằng nó xảy ra trong ba "giai đoạn":
nguồn gốc của monomer sinh học
nguồn gốc của polymer sinh học
sự tiến hóa từ phân tử thành tế bào
Bernal cho rằng quá trình tiến hóa bắt đầu từ giai đoạn 1 đến 2. Bernal coi giai đoạn thứ ba, trong đó các phản ứng sinh học được kết hợp phía sau ranh giới của tế bào, là khó khăn nhất. Nghiên cứu hiện đại về cách màng tế bào tự lắp ráp và nghiên cứu trên các vi hạt trong các chất nền khác nhau, có thể là một bước quan trọng để hiểu được sự phát triển của các tế bào sống tự do độc lập.
Lịch sử khái niệm cho đến những năm 1960: Sinh học > Thí nghiệm Miller–Urey

Một trong những thực nghiệm hỗ trợ quan trọng nhất cho lý thuyết "xúp" được đưa ra vào năm 1952. Stanley Miller và Harold Urey đã thực hiện một thí nghiệm chứng minh cách các phân tử hữu cơ có thể hình thành một cách tự nhiên từ các tiền chất vô cơ trong các điều kiện như giả thuyết Oparin-Haldane đặt ra. Thí nghiệm Miller–Urey nổi tiếng hiện nay đã sử dụng một hỗn hợp khí có tính khử mạnh—metan, amoniac và hydro, cũng như hơi nước—để tạo thành các monomer hữu cơ đơn giản như amino acid. Hỗn hợp khí được tuần hoàn qua một thiết bị cung cấp tia lửa điện cho hỗn hợp. Sau một tuần, người ta nhận thấy rằng khoảng 10% đến 15% carbon trong hệ thống khi đó ở dạng hỗn hợp racemic của các hợp chất hữu cơ, bao gồm các amino acid, là thành phần cấu tạo của protein. Điều này cung cấp hỗ trợ thực nghiệm trực tiếp cho điểm thứ hai của lý thuyết "xúp", và xung quanh hai điểm còn lại của lý thuyết là tâm điểm của phần lớn cuộc tranh luận hiện nay. Một cuộc phân tích lại năm 2011 các lọ đã lưu có chứa các chất chiết xuất ban đầu là kết quả của các thí nghiệm Miller và Urey, sử dụng thiết bị và công nghệ phân tích hiện tại và tiên tiến hơn, đã phát hiện ra nhiều chất hóa sinh hơn so với phát hiện ban đầu vào những năm 1950. Một trong những phát hiện quan trọng hơn là 23 amino acid, nhiều hơn so với năm loại được tìm thấy ban đầu.
Vào tháng 11 năm 2020, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã báo cáo các nghiên cứu cho thấy bầu khí quyển nguyên sinh của Trái Đất khác nhiều so với các điều kiện được sử dụng trong các nghiên cứu của Miller-Urey. Được chỉ ra là kết quả với sự tuôn trào khí cho nguồn gốc của sự sống trong khí quyển sơ cấp và thủy quyển.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học

Các quá trình hóa học trên Trái Đất sơ khai tiền sinh vật được gọi là quá trình tiến hóa hóa học. Các nguyên tố, ngoại trừ hydro và heli, sau rốt đều bắt nguồn từ quá trình tổng hợp hạt nhân của sao. Vào năm 2016, các nhà thiên văn học báo cáo rằng các thành phần hóa học rất cơ bản của sự sống—phân tử carbon-hydro (CH, hoặc gốc metylidyne), ion dương carbon-hydro (CH+) và ion carbon (C+) – phần lớn là kết quả của tia cực tím từ các ngôi sao, chứ không phải các dạng bức xạ khác từ siêu tân tinh và sao non như đã nghĩ trước đây. Các phân tử phức tạp, bao gồm các phân tử hữu cơ, hình thành tự nhiên cả trong không gian và trên các hành tinh. Có thể có hai nguồn phân tử hữu cơ trên Trái Đất sơ khai:
Nguồn gốc trên cạn – tổng hợp phân tử hữu cơ được thúc đẩy bởi các tác động va chạm hoặc bởi các nguồn năng lượng khác (chẳng hạn như ánh sáng UV, móc nối oxy hóa khử hoặc phóng điện; ví dụ: thí nghiệm của Miller)
Nguồn gốc ngoài Trái Đất – sự hình thành các phân tử hữu cơ trong các đám mây bụi giữa các vì sao, mưa xuống các hành tinh. (Xem giả panspermia)
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được

Hợp chất hữu cơ là bất kỳ bộ phận nào của một nhóm lớn các chất hóa học ở thể khí, lỏng hoặc rắn có phân tử chứa carbon. Carbon là nguyên tố phong phú thứ tư trong Vũ trụ tính theo khối lượng sau hydro, heli và oxy. Carbon có nhiều trong Mặt trời, các ngôi sao, sao chổi và trong khí quyển của hầu hết các hành tinh. Các hợp chất hữu cơ tương đối phổ biến trong không gian, được hình thành bởi "các nhà máy tổng hợp phân tử phức tạp" xảy ra trong các đám mây phân tử và các lớp phủ cạnh sao, và tiến hóa về mặt hóa học sau khi các phản ứng bắt đầu chủ yếu bằng bức xạ ion hóa. Dựa trên các nghiên cứu mô hình máy tính, các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết cho sự sống có thể đã hình thành trên các hạt bụi trong đĩa tiền hành tinh bao quanh Mặt trời trước khi Trái Đất hình thành. Theo các nghiên cứu máy tính, quá trình tương tự này cũng có thể xảy ra xung quanh các ngôi sao khác thu nhận các hành tinh.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được > Amino acid

NASA thông báo vào năm 2009 rằng các nhà khoa học đã lần đầu tiên xác định được một khối cấu tạo hóa học cơ bản khác của sự sống trong sao chổi, glycine, một amino acid, được phát hiện trong vật chất được phóng ra từ sao chổi Wild 2 vào năm 2004 và được tàu thăm dò Stardust của NASA chụp lại. Glycine đã được phát hiện trong các thiên thạch trước đây. Carl Pilcher, người đứng đầu Viện Sinh vật học Vũ trụ NASA nhận xét rằng
Việc phát hiện ra glycine trong một ngôi sao chổi ủng hộ ý tưởng rằng các nguyên liệu cơ bản cấu thành sự sống vốn phổ biến trong không gian và củng cố lập luận rằng sự sống trong vũ trụ có thể phổ biến chứ không phải hiếm.
Sao chổi được bao phủ bởi các lớp vật liệu tối bên ngoài, được cho là một chất giống như hắc ín bao gồm vật chất hữu cơ phức tạp được hình thành từ các hợp chất carbon đơn giản sau khi các phản ứng bắt đầu chủ yếu bằng bức xạ ion hóa. Có thể một trận mưa vật chất từ sao chổi có thể đã mang đến một lượng đáng kể các phân tử hữu cơ phức tạp như vậy đến Trái Đất. Các amino acid được hình thành ngoài trái đất cũng có thể đến Trái Đất thông qua sao chổi. Người ta ước tính rằng trong vụ Oanh tạc hạng nặng muộn, các thiên thạch có thể đã cung cấp tới 5 triệu tấn nguyên tố tiền sinh học hữu cơ cho Trái Đất mỗi năm.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được > Giả thuyết thế giới hydrocarbon thơm đa vòng

Các hydrocarbon thơm đa vòng (Polycyclic aromatic hydrocarbons) viết tắt là PAH, là loại phổ biến nhất và phong phú nhất trong số các phân tử đa nguyên tử đã biết trong vũ trụ quan sát được, và được coi là thành phần có thể có của biển nguyên sinh. Năm 2010, PAHs được phát hiện trong tinh vân.
Các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) được biết là có nhiều trong vũ trụ, bao gồm trong môi trường giữa các vì sao, trong sao chổi và thiên thạch, và là một trong số các phân tử phức tạp nhất cho đến nay được tìm thấy trong không gian.
Các nguồn phân tử phức tạp khác đã được công nhận, bao gồm nguồn gốc sao ngoài trái đất hoặc giữa các vì sao. Ví dụ, từ các phân tích quang phổ, các phân tử hữu cơ được biết là có trong sao chổi và thiên thạch. Năm 2004, một nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra dấu vết của PAH trong một tinh vân. Năm 2010, một nhóm nghiên cứu khác cũng phát hiện PAH, cùng với các fullerene, trong tinh vân. Việc sử dụng PAHs cũng đã được đề xuất như một tiền thân của thế giới RNA trong giả thuyết về thế giới PAH. Kính viễn vọng không gian Spitzer đã phát hiện ra một ngôi sao, HH 46-IR, hình thành bởi một quá trình tương tự như quá trình mà Mặt trời hình thành. Trong đĩa vòng vật chất bao quanh ngôi sao, có một loạt các phân tử, bao gồm các hợp chất cyanide, hydrocarbon và carbon monoxide. Vào năm 2012, các nhà khoa học NASA đã báo cáo rằng PAH, trong điều kiện môi trường giữa các vì sao, được biến đổi, thông qua quá trình hydro hóa, oxy hóa và hydroxyl hóa, thành các chất hữu cơ phức tạp hơn – "một bước trên con đường hướng tới amino acid và nucleotide, nguyên liệu thô của protein và DNA, tương ứng." Hơn nữa, do kết quả của những biến đổi này, các PAH mất dấu hiệu quang phổ của chúng, có thể là một trong những lý do "thiếu phát hiện PAH trong các xiên băng giữa các vì sao, đặc biệt là các vùng bên ngoài của các đám mây lạnh, dày đặc hoặc các lớp phân tử trên của đĩa tiền hành tinh."
NASA duy trì một cơ sở dữ liệu để theo dõi các PAH trong vũ trụ. Hơn 20% carbon trong vũ trụ có thể được liên kết với PAH, nguyên liệu ban đầu có thể có để hình thành sự sống. PAH dường như đã hình thành ngay sau vụ nổ Big Bang, phổ biến khắp vũ trụ, và được liên kết với các ngôi sao và hành tinh ngoại hệ mới.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được > Nucleobase

Các quan sát cho thấy rằng phần lớn các hợp chất hữu cơ được đưa vào Trái Đất bởi các hạt bụi gian sao (interstellar dust particles) được coi là tác nhân chính trong việc hình thành các phân tử phức tạp, nhờ vào các hoạt động xúc tác bề mặt đặc biệt của chúng. Các nghiên cứu được báo cáo vào năm 2008, dựa trên tỷ lệ đồng vị 12C/13C của các hợp chất hữu cơ được tìm thấy trong thiên thạch Murchison, cho thấy rằng thành phần RNA là uracil và các phân tử liên quan, bao gồm cả xanthine, được hình thành ngoài trái đất. Vào năm 2011, một báo cáo dựa trên các nghiên cứu của NASA về các thiên thạch được tìm thấy trên Trái Đất đã được công bố cho thấy các thành phần DNA (adenine, guanine và các phân tử hữu cơ liên quan) được tạo ra trong không gian vũ trụ. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng lớp bụi vũ trụ (cosmic dust) có chứa các chất hữu cơ phức tạp ("chất rắn hữu cơ vô định hình với cấu trúc hỗn hợp thơm – béo") có thể được tạo ra một cách tự nhiên và nhanh chóng bởi các ngôi sao. Sun Kwok của Đại học Hồng Kông cho rằng những hợp chất này có thể liên quan đến sự phát triển của sự sống trên Trái Đất và phát biểu "Nếu đúng như vậy, sự sống trên Trái Đất có thể đã bắt đầu dễ dàng hơn vì những chất hữu cơ này có thể đóng vai trò là nguyên liệu cơ bản cho sự sống."
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được > Đường glycolaldehyde

Glycolaldehyde, ví dụ đầu tiên về phân tử đường gian sao (interstellar sugar molecule), được phát hiện trong vùng hình thành sao gần trung tâm thiên hà của chúng ta. Nó được phát hiện vào năm 2000 bởi Jes Jørgensen và Jan Hollis. Năm 2012, nhóm của Jørgensen đã báo cáo việc phát hiện ra glycolaldehyde trong một hệ sao xa. Phân tử được tìm thấy xung quanh sao đôi tiền sao IRAS 16293-2422 cách Trái Đất 400 năm ánh sáng. Glycolaldehyde cần thiết để hình thành RNA, có chức năng tương tự như DNA. Những phát hiện này cho thấy các phân tử hữu cơ phức tạp có thể hình thành trong các hệ sao trước khi hình thành các hành tinh, cuối cùng được mang đến các hành tinh trẻ trong giai đoạn đầu hình thành. Bởi vì đường có liên quan đến quá trình trao đổi chất và mã di truyền, hai trong số những khía cạnh cơ bản nhất của sự sống, người ta cho rằng việc phát hiện ra đường ngoài Trái Đất làm tăng khả năng sự sống có thể tồn tại ở những nơi khác trong thiên hà của chúng ta.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất quan sát được > Các polyphosphate

Một vấn đề trong hầu hết các tình huống phát sinh phi sinh học là cân bằng nhiệt động lực học của amino acid với peptide theo hướng của các amino acid riêng biệt. Điều từng bị thiếu là một số lực thúc đẩy phản ứng trùng hợp. Việc giải quyết vấn đề này có thể nằm ở các đặc tính của polyphosphat. Polyphotphat được tạo thành bằng cách trùng hợp các ion monophotphat thông thường PO43-. Một số cơ chế tổng hợp phân tử hữu cơ đã được nghiên cứu. Polyphotphat gây ra phản ứng trùng hợp amino acid thành peptide. Chúng cũng là tiền chất hợp lý trong quá trình tổng hợp các hợp chất sinh hóa quan trọng như adenosine triphosphate (ATP). Một vấn đề chính dường như là canxi phản ứng với photphat hòa tan để tạo thành photphat canxi không hòa tan (apatit), vì vậy cần phải tìm ra một số cơ chế hợp lý để giữ cho các ion canxi không gây ra kết tủa photphat. Đã có nhiều nghiên cứu về chủ đề này trong những năm qua, nhưng một ý tưởng mới thú vị là các thiên thạch có thể đã mang tới các loại phốt pho phản ứng trên Trái Đất sơ khai. Dựa trên các nghiên cứu mô hình máy tính gần đây, các phân tử hữu cơ phức tạp cần thiết cho sự sống có thể đã hình thành trong đĩa hành tinh gồm các hạt bụi bao quanh Mặt trời trước khi Trái Đất hình thành. Theo các nghiên cứu máy tính, quá trình tương tự này cũng có thể xảy ra xung quanh các ngôi sao khác thu nhận các hành tinh. (Xem thêm Các phân tử hữu cơ ngoài Trái Đất).
Sự tích tụ và tập trung của các phân tử hữu cơ trên bề mặt hành tinh cũng được coi là bước khởi đầu cần thiết cho nguồn gốc của sự sống. Việc xác định và hiểu các cơ chế dẫn đến việc sản xuất các phân tử tiền sinh học trong các môi trường khác nhau là rất quan trọng để thiết lập danh mục các thành phần mà sự sống bắt nguồn từ đó trên Trái Đất, giả định rằng việc sản xuất phi sinh học của các phân tử cuối cùng ảnh hưởng đến việc chọn lọc các phân tử mà từ đó sự sống xuất hiện.
Vào năm 2019, các nhà khoa học đã báo cáo lần đầu tiên phát hiện các phân tử đường, bao gồm cả ribose, trong các thiên thạch, cho thấy rằng các quá trình hóa học trên tiểu hành tinh có thể tạo ra một số thành phần sinh học cơ bản quan trọng đối với sự sống và hỗ trợ khái niệm về một thế giới RNA trước khi Nguồn gốc sự sống dựa trên DNA xuất hiện trên Trái Đất, và có thể cả khái niệm về panspermia.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm

Ngay từ những năm 1860, các thí nghiệm đã chứng minh rằng các phân tử có liên quan về mặt sinh học có thể được tạo ra từ sự tương tác của các nguồn carbon đơn giản với các chất xúc tác vô cơ dồi dào.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Proteinoid Fox

Khi cố gắng khám phá các giai đoạn trung gian của quá trình phát sinh phi sinh học được Bernal đề cập, Sidney Fox vào những năm 1950 và 1960 đã nghiên cứu sự hình thành tự phát của các cấu trúc peptide (các chuỗi amino acid nhỏ) trong những điều kiện có thể đã tồn tại từ rất sớm trong lịch sử Trái Đất. Trong một thí nghiệm của mình, ông cho phép các amino acid khô đi như thể đọng lại ở một nơi khô ráo, ấm áp trong điều kiện tiền sinh học: Trong một thí nghiệm nhằm thiết lập các điều kiện thích hợp cho sự sống hình thành, Fox đã thu thập vật liệu núi lửa từ một than chóp miệng núi lửa (Cinder cone) ở Hawaii. Ông phát hiện ra rằng nhiệt độ trên 100 C chỉ 4 inch (100 mm) bên dưới bề mặt của than chóp miệng núi lửa, và cho rằng đây có thể là môi trường mà sự sống được tạo ra—các phân tử có thể đã được hình thành và sau đó được trôi sạch qua lớp tro núi lửa lỏng lẻo xuống biển. Ông đặt các cục dung nham lên trên các amino acid có nguồn gốc từ methan, amoniac và nước, khử trùng tất cả các vật liệu và nung dung nham trên các amino acid trong vài giờ trong lò thủy tinh. Một chất màu nâu, dính được hình thành trên bề mặt, và khi dung nham được ngâm trong nước khử trùng, một chất lỏng màu nâu đặc sệt chảy ra. Ông phát hiện ra rằng, khi chúng khô đi, các amino acid hình thành các phân tử polypeptide hình sợi dài, thường liên kết chéo, giống như sợi nhỏ.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Đường

Đặc biệt, các thí nghiệm của Butlerov ( phản ứng formose) cho thấy rằng tetrose, pentose và hexose được tạo ra khi formaldehyde được đun nóng trong điều kiện cơ bản với các ion kim loại hóa trị hai như canxi. Phản ứng được xem xét kỹ lưỡng và sau đó được Breslow đề xuất là phản ứng tự xúc tác vào năm 1959.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Nucleobase

Các thí nghiệm tương tự (xem bên dưới) chứng minh rằng các nucleobase như guanin và adenin có thể được tổng hợp từ các nguồn carbon và nitơ đơn giản như hydro cyanide và amoniac.
Formamide tạo ra tất cả bốn ribonucleotide và các phân tử sinh học khác khi được làm ấm với sự hiện diện của các khoáng chất trên cạn khác nhau. Formamide có mặt khắp nơi trong Vũ trụ, được tạo ra từ phản ứng của nước và hydro cyanide (HCN). Nó có một số lợi thế như một tiền chất sinh học, bao gồm khả năng dễ dàng trở nên cô đặc thông qua sự bay hơi của nước. Mặc dù HCN là chất độc, nó chỉ ảnh hưởng đến các sinh vật hiếu khí (sinh vật nhân chuẩn và vi khuẩn hiếu khí), mà những sinh vật này chưa tồn tại lúc đó. Nó cũng có thể đóng vai trò trong các quá trình hóa học khác, chẳng hạn như tổng hợp amino acid glycine.
Vào tháng 3 năm 2015, các nhà khoa học NASA đã báo cáo rằng, lần đầu tiên, các hợp chất hữu cơ phức tạp DNA và RNA của sự sống, bao gồm uracil, cytosine và thymine, đã được hình thành trong phòng thí nghiệm ở điều kiện ngoài không gian, sử dụng các hóa chất ban đầu, chẳng hạn như pyrimidine, được tìm thấy trong thiên thạch. Pyrimidine, giống như PAHs, hóa chất giàu carbon nhất được tìm thấy trong Vũ trụ, có thể được hình thành trong các ngôi sao khổng lồ đỏ hoặc trong các đám mây bụi và khí giữa các vì sao. Một nhóm các nhà khoa học Séc đã báo cáo rằng tất cả bốn gốc RNA có thể được tổng hợp từ formamide trong quá trình xảy ra các sự kiện mật độ năng lượng cao như va chạm ngoài trái đất.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Sử dụng các phản ứng cho amoni cyanide

Năm 1961, nghiên cứu đã chỉ ra rằng acid nucleic purin base adenin có thể được hình thành bằng cách nung nóng dung dịch nước amoni cyanide hòa tan. Điểm sôi của amoni cyanide là 36°С,
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Tác động với nhiệt độ xung quanh điểm đóng băng của nước

Các con đường khác để tổng hợp base từ vật liệu vô cơ cũng đã được báo cáo. Orgel và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng nhiệt độ đóng băng có lợi cho quá trình tổng hợp purin, do tác dụng cô đặc đối với các tiền chất quan trọng như hydro cyanide. Nghiên cứu của Miller và các đồng nghiệp cho rằng trong khi adenine và guanine cần điều kiện đông đặc để tổng hợp, cytosine và uracil có thể cần nhiệt độ sôi. Nghiên cứu của nhóm Miller ghi nhận sự hình thành của bảy loại amino acid và 11 loại nucleobase khác nhau trong nước đá khi amoniac và cyanide được để trong tủ đông từ năm 1972 đến năm 1997. Các nghiên cứu khác đã chứng minh sự hình thành các s-triazin (nucleobase thay thế), pyrimidin (bao gồm cytosine và uracil), và adenin từ các dung dịch urê chịu các chu trình đóng băng-tan băng trong môi trường khử (với việc phóng tia lửa điện như một nguồn năng lượng). Lời giải thích cho tốc độ bất thường của các phản ứng này ở nhiệt độ thấp như vậy là đông đặc eutectic. Khi một tinh thể băng hình thành, nó vẫn tinh khiết: chỉ các phân tử nước tham gia vào tinh thể đang phát triển, trong khi các tạp chất như muối hoặc cyanide bị loại trừ. Các tạp chất này trở nên dày đặc trong các túi chất lỏng cực nhỏ bên trong băng, và sự dày đặc này khiến các phân tử va chạm thường xuyên hơn. Khám phá cơ học bằng cách sử dụng các phương pháp hóa học lượng tử cung cấp sự hiểu biết chi tiết hơn về một số quá trình hóa học liên quan đến sự tiến hóa hóa học và một phần câu trả lời cho câu hỏi cơ bản về hình thành sinh học phân tử.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Sử dụng khí có tính khử ít hơn trong thí nghiệm Miller–Urey

Vào thời điểm thí nghiệm Miller–Urey, giới khoa học nhất trí rằng Trái Đất sơ khai có bầu khí quyển khử với các hợp chất tương đối giàu hydro và nghèo oxy (ví dụ, CH4 và NH3 trái ngược với CO2 và nitơ đioxit (NO2)). Tuy nhiên, sự đồng thuận khoa học hiện tại mô tả bầu khí quyển nguyên thủy là hơi khử hoặc trung tính (xem thêm Thảm họa oxy). Một bầu khí quyển như vậy sẽ làm giảm cả số lượng và sự đa dạng của các amino acid có thể được tạo ra, mặc dù các nghiên cứu bao gồm các khoáng chất sắt và carbonat (được cho là có trong các đại dương sơ khai) trong các điều kiện thí nghiệm đã tạo ra một loạt các amino acid đa dạng. Các nghiên cứu khoa học khác đã tập trung vào hai môi trường khử tiềm năng khác: không gian bên ngoài và các lỗ thông nhiệt dưới biển sâu.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Tổng hợp dựa trên hydro cyanide

Một dự án nghiên cứu được hoàn thành vào năm 2015 bởi John Sutherland và những người khác đã phát hiện ra rằng một mạng lưới các phản ứng bắt đầu bằng hydro cyanide và hydro sulfide, trong các dòng nước được chiếu xạ bằng tia UV, có thể tạo ra các thành phần hóa học của protein và lipid, cũng như của RNA, trong khi không tạo ra một loạt các hợp chất khác. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thuật ngữ "cyanosulfidic" để mô tả mạng lưới phản ứng này.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tổng hợp hóa học trong phòng thí nghiệm > Các vấn đề trong quá trình tổng hợp trong phòng thí nghiệm

Sự hình thành tự phát của các polymer phức tạp từ các monomer được tạo ra bằng phương pháp phi sinh học trong các điều kiện do lý thuyết "xúp" đặt ra hoàn toàn không phải là một quá trình đơn giản. Bên cạnh các monomer hữu cơ cơ bản cần thiết, các hợp chất cấm hình thành polymer cũng được hình thành ở nồng độ cao trong các thí nghiệm Miller–Urey và Joan Oró. Thí nghiệm Miller-Urey, chẳng hạn, tạo ra nhiều chất có thể phản ứng với các amino acid hoặc bẻ gãy sự liên kết của chúng thành chuỗi peptide. Sinh học về cơ bản sử dụng 20 amino acid cho các enzym protein mã hóa của nó, đại diện cho một tập hợp con rất nhỏ của tập hợp cấu trúc có thể có. Hầu hết các mô hình về nguồn gốc của sự sống đều cho thấy các sinh vật được phát triển từ các hợp chất hữu cơ sẵn có trong môi trường. Các vai trò cơ bản của peptide và protein trong sinh học ngày nay khiến người ta không thể chối cãi rằng peptide là những người đóng vai trò quan trọng trong nguồn gốc của sự sống. Trong chừng mực thích hợp để ngoại suy từ thế giới sinh học đang tồn tại sang thế giới tiền sinh học, người ta phải thừa nhận tầm quan trọng thiết yếu mà các mạng lưới phân tử liên kết với nhau, có thể với peptide là thành phần quan trọng, đã đóng vai trò trong nguồn gốc của sự sống.
Nguồn gốc ban đầu của các phân tử sinh học: Hóa học > Tự xúc tác

Tự xúc tác (Autocatalysts) là những chất xúc tác tạo ra chính chúng và do đó là "phân tử nhân bản". Các hệ thống hóa chất tự nhân bản đơn giản nhất là tự xúc tác, và thường chứa ba thành phần: một phân tử sản phẩm và hai phân tử tiền chất. Phân tử sản phẩm nối các phân tử tiền chất lại với nhau, từ đó tạo ra nhiều phân tử sản phẩm hơn từ nhiều phân tử tiền chất hơn. Phân tử sản phẩm xúc tác phản ứng bằng cách cung cấp một khuôn mẫu bổ sung liên kết với các tiền chất, do đó đưa chúng lại với nhau. Các hệ thống như vậy đã được chứng minh cả trong các đại phân tử sinh học và các phân tử hữu cơ nhỏ. Các hệ thống không tiến hành theo cơ chế khuôn mẫu, chẳng hạn như quá trình tự sản sinh của các Micelle và túi, cũng đã được quan sát thấy.
Người ta đã đề xuất rằng sự sống ban đầu hình thành như các mạng lưới hóa học tự xúc tác. Nhà nghiên cứu tập tính học người Anh Richard Dawkins đã viết về quá trình tự thẩm phân như một lời giải thích tiềm năng cho nguồn gốc của sự sống trong cuốn sách năm 2004 Câu chuyện của tổ tiên (The Ancestor's Tale). Trong cuốn sách của mình, Dawkins trích dẫn các thí nghiệm được thực hiện bởi Julius Rebek và các đồng nghiệp của ông, trong đó họ kết hợp amino adenosine và pentafluorophenyl este với este triacid amino adenosine tự xúc tác (AATE). Một sản phẩm là một biến thể của AATE, xúc tác cho quá trình tổng hợp của chính chúng. Thí nghiệm này chứng minh khả năng các sinh vật tự xúc tác có thể biểu hiện sự cạnh tranh trong một quần thể mà các thực thể có thể di truyền, được hiểu như một hình thức chọn lọc tự nhiên thô sơ.