stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Phát sinh phi sinh học
Môi trường địa chất thích hợp > Ao nhỏ của Darwin

Một khái niệm ban đầu, rằng sự sống có nguồn gốc từ vật chất không sống trong các giai đoạn chậm, xuất hiện trong cuốn sách Nguyên tắc Sinh học năm 1864–1867 của Herbert Spencer. Năm 1879, William Turner Thiselton-Dyer đã đề cập đến vấn đề này trong một bài báo "Về tự sinh luận và tiến hóa". Vào ngày 1 tháng 2 năm 1871 Charles Darwin đã viết về những ấn phẩm này cho Joseph Hooker, và đưa ra suy đoán của riêng mình, gợi ý rằng tia lửa ban đầu của sự sống có thể đã bắt đầu trong một
ao nhỏ ấm áp, với đủ loại muối amoniac và phosphoric, ánh sáng, nhiệt, điện... món quà là một hợp chất protein đã được hình thành về mặt hóa học, sẵn sàng trải qua những thay đổi phức tạp hơn.
Ông ấy tiếp tục giải thích rằng
Ngày nay, những vật chất như vậy sẽ bị nuốt chửng hoặc hấp thụ ngay lập tức, điều này đã không xảy ra trước khi các sinh vật sống được hình thành.
Darwin 1887, trang 18:
Nhiều nghiên cứu gần đây, vào năm 2017, ủng hộ quan điểm cho rằng sự sống có thể đã bắt đầu ngay sau khi Trái Đất được hình thành khi các phân tử RNA xuất hiện từ "những cái ao nhỏ ấm áp".
Môi trường địa chất thích hợp > Suối nước nóng núi lửa và miệng phun thủy nhiệt, nông hay sâu

Martin Brazier đã chỉ ra rằng các vi hóa thạch ban đầu đến từ một thế giới nóng chảy gồm các khí như methan, amoniac, carbon dioxide và hydrogen sulfide, những chất độc hại đối với sự sống hiện tại. Một phân tích về cây sự sống dạng ba nhánh cổ điển cho thấy vi khuẩn và vi khuẩn cổ ưa nhiệt và cực ưa nhiệt là gần nhất với gốc cây sự sống, cho thấy rằng sự sống có thể đã tiến hóa trong một môi trường có nhiệt độ cao.
Môi trường địa chất thích hợp > Các hồ thủy nhiệt dao động trên các đảo núi lửa hoặc tiền lục địa

Mulkidjanian và các đồng tác giả cho rằng môi trường biển không cung cấp sự cân bằng ion và thành phần phổ biến trong các tế bào, cũng như các ion được yêu cầu bởi các protein và ribozyme thiết yếu được tìm thấy trong hầu như tất cả các sinh vật sống, đặc biệt là đối với K+/Na+ tỷ lệ Mn2+, Zn2+ và nồng độ photphat. Môi trường duy nhất được biết đến mô phỏng các điều kiện cần thiết trên Trái Đất được tìm thấy trong các hồ thủy nhiệt trên cạn được cung cấp bởi các lỗ thông hơi. Ngoài ra, các mỏ khoáng trong những môi trường này dưới bầu không khí thiếu khí sẽ có độ pH thích hợp (trái ngược với các bể hiện tại trong môi trường có ôxy), chứa các kết tủa của khoáng chất sulfide ngăn chặn bức xạ tia cực tím có hại, có chu trình làm ướt/làm khô để cô đặc dung dịch chất nền đến nồng độ có thể chấp nhận được. đến sự hình thành tự phát các polymer của acid nucleic, polyeste và depsipeptide, cả bằng các phản ứng hóa học trong môi trường thủy nhiệt, cũng như do tiếp xúc với tia UV trong quá trình vận chuyển từ lỗ thông hơi đến các bể lân cận. Môi trường tiền sinh vật được giả thuyết của chúng tương tự như môi trường lỗ thông hơi dưới đáy đại dương thường được giả thuyết nhất, nhưng bổ sung thêm các thành phần giúp giải thích các đặc thù được tìm thấy trong quá trình tái tạo Tổ tiên Chung phổ quát Cuối cùng (LUCA) của tất cả các sinh vật sống.
Colín–García và cộng sự. (2016) thảo luận về những thuận lợi và khó khăn của các miệng phun thủy nhiệt khi là môi trường nguyên thủy. Họ đề cập đến các phản ứng gắng sức trong các hệ thống như vậy có thể là một nguồn năng lượng tự do thúc đẩy các phản ứng hóa học, bổ sung cho tính đa dạng khoáng chất cao của chúng, ngụ ý cảm ứng các gradient hóa học quan trọng, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương tác giữa chất cho và chất nhận điện tử. Colín–García và cộng sự. (2016) cũng tóm tắt một loạt các thí nghiệm được đề xuất để kiểm tra vai trò của các miệng phun thủy nhiệt trong quá trình tổng hợp tiền sinh học.
Môi trường địa chất thích hợp > Tro núi lửa trong đại dương

Geoffrey W. Hoffmann đã lập luận rằng một sự kiện tạo nên hạt nhân phức tạp là nguồn gốc của sự sống liên quan đến cả polypeptide và acid nucleic tương thích với thời gian và không gian có sẵn trong các đại dương nguyên sinh của Trái Đất Hoffmann gợi ý rằng tro núi lửa có thể tạo ra nhiều hình dạng ngẫu nhiên cần thiết trong sự kiện tạo nên hạt nhân phức tạp đã được công nhận. Khía cạnh này của lý thuyết có thể được kiểm tra bằng thực nghiệm.
Môi trường địa chất thích hợp > Sinh quyển nóng sâu của Gold

Vào những năm 1970, Thomas Gold đề xuất lý thuyết cho rằng sự sống phát triển lần đầu tiên không phải trên bề mặt Trái Đất mà ở dưới bề mặt vài km. Người ta khẳng định rằng việc phát hiện ra sự sống của vi sinh vật bên dưới bề mặt của một thiên thể khác trong Hệ Mặt trời của chúng ta sẽ cho thấy lý thuyết này đáng tin cậy. Gold cũng khẳng định rằng một lượng nhỏ thức ăn từ một nguồn sâu, không thể tiếp cận, là cần thiết để tồn tại vì sự sống phát sinh trong một vũng vật chất hữu cơ có khả năng tiêu thụ hết thức ăn và bị tuyệt chủng. Lý thuyết của Gold cho rằng dòng chảy của thức ăn như vậy là do khí methan nguyên thủy thoát ra từ lớp vỏ Trái Đất; Các giải thích thông thường hơn về nguồn cung cấp thức ăn của các vi sinh vật sâu (tránh xa các hợp chất carbon trầm tích) là các sinh vật này tồn tại nhờ hydro được giải phóng bởi sự tương tác giữa nước và (khử) các hợp chất sắt trong đá.
Môi trường địa chất thích hợp > Giả thuyết bãi biển phóng xạ

Zachary Adam tuyên bố rằng các quá trình thủy triều xảy ra trong thời gian Mặt trăng ở gần hơn nhiều có thể tập trung các hạt uranium và các nguyên tố phóng xạ khác ở mực nước cao trên các bãi biển nguyên thủy, nơi chúng có thể chịu trách nhiệm tạo ra các khối xây dựng sự sống. Theo các mô hình máy tính, một mỏ chứa các chất phóng xạ như vậy có thể cho thấy phản ứng hạt nhân tự duy trì giống như phản ứng được tìm thấy trong vỉa quặng uranium Oklo ở Gabon. Cát bãi biển phóng xạ như vậy có thể đã cung cấp đủ năng lượng để tạo ra các phân tử hữu cơ, chẳng hạn như amino acid và đường từ acetonitril trong nước. Vật liệu monazit phóng xạ cũng giải phóng photphat hòa tan vào các vùng giữa các hạt cát, làm cho nó trở nên "dễ tiếp cận" về mặt sinh học. Do đó, các amino acid, đường và phốt phát hòa tan có thể đã được sản xuất đồng thời, theo Adam. Phóng xạ actinides, bỏ lại phía sau trong một số tập trung bởi các phản ứng, có thể đã hình thành một phần của khu phức hợp kim loại hữu cơ. Những phức hợp này có thể là chất xúc tác ban đầu quan trọng cho các quá trình sống.
John Parnell đã gợi ý rằng một quá trình như vậy có thể cung cấp một phần "yếu tố quan trọng của sự sống" trong giai đoạn đầu của bất kỳ hành tinh đá ướt sơ khai nào, miễn là hành tinh này đủ lớn để tạo ra một hệ thống kiến tạo mảng mang các khoáng chất phóng xạ đến bề mặt. Vì Trái Đất sơ khai được cho là có nhiều mảng nhỏ hơn, nên nó có thể đã cung cấp một môi trường thích hợp cho các quá trình như vậy.
Nhiệt động lực học, tự cấu tạo và thông tin: Vật lý học > Nguyên lý nhiệt động lực học: Năng lượng và entropy

Chẳng hạn, trong thời cổ đại, Empedocles và Aristotle thường nghĩ rằng sự sống của các cá thể của một số loài, và nói chung là sự sống của chính nó, có thể bắt đầu với nhiệt độ cao, tức là hoàn toàn bằng chu kỳ nhiệt.
Tương tự, nó đã được nhận ra  ngay từ đầu là sự sống đòi hỏi sự mất entropy, hay còn gọi là mất trật tự, khi các phân tử tự tổ chức thành vật chất sống. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học này cần được xem xét khi sự tự tổ chức của vật chất ở mức độ phức tạp cao hơn xảy ra. Bởi vì cơ thể sống là máy móc, Luật thứ hai cũng áp dụng cho sự sống.
Do đó, trái với quan điểm ngây thơ về Định luật thứ hai, sự xuất hiện của sự sống và sự phức tạp gia tăng không mâu thuẫn với quy luật này: Thứ nhất, một sinh vật sống tạo ra trật tự ở một số nơi (ví dụ như cơ thể sống hoặc nơi ở của nó) với phí tổn là sự gia tăng entropy ở nơi khác (ví dụ như sản xuất nhiệt và chất thải). Thứ hai, Định luật thứ hai của nhiệt động lực học thực sự dự đoán sự gia tăng độ phức tạp và các mối tương quan giữa một hệ thống và môi trường xung quanh nó, khi trải qua sự tương tác – với trí nhớ và sự thích nghi di truyền là những ví dụ về mối tương quan như vậy giữa một sinh vật sống và môi trường của nó.
Nhiệt động lực học, tự cấu tạo và thông tin: Vật lý học > Thu nhận năng lượng miễn phí

Bernal đã nói trong thí nghiệm Miller–Urey rằng
Nó không đủ để giải thích sự hình thành của các phân tử như vậy, điều cần thiết là giải thích vật lý-hóa học về nguồn gốc của các phân tử này gợi ý sự hiện diện của các nguồn thích hợp và chìm cho năng lượng tự do.
Nhiều nguồn năng lượng có sẵn cho các phản ứng hóa học trên Trái Đất sơ khai. Ví dụ, nhiệt (chẳng hạn như từ các quá trình địa nhiệt) là một nguồn năng lượng tiêu chuẩn cho hóa học. Các ví dụ khác bao gồm ánh sáng mặt trời và phóng điện (sét), trong số những người khác. Trên thực tế, sét là một nguồn năng lượng hợp lý cho nguồn gốc của sự sống, vì chỉ ở vùng nhiệt đới, sét đánh khoảng 100 triệu lần một năm.
Các mô phỏng trên máy tính cũng cho thấy rằng sự xâm thực trong các hồ chứa nước nguyên thủy như phá sóng biển, suối và đại dương có thể dẫn đến sự tổng hợp các hợp chất sinh học.
Các phản ứng không thuận lợi cũng có thể được thúc đẩy bởi các phản ứng thuận lợi cao, như trong trường hợp hóa học sắt-lưu huỳnh. Ví dụ, điều này có lẽ rất quan trọng đối với quá trình cố định carbon (sự chuyển đổi carbon từ dạng vô cơ thành dạng hữu cơ).  Sự cố định carbon bằng phản ứng của CO 2 với H 2 S thông qua hóa học sắt-lưu huỳnh là thuận lợi, và xảy ra ở pH trung tính và 100 °C. Bề mặt sắt-lưu huỳnh, có nhiều gần các miệng phun thủy nhiệt, cũng có khả năng tạo ra một lượng nhỏ amino acid và các chất chuyển hóa sinh học khác.
Nhiệt động lực học, tự cấu tạo và thông tin: Vật lý học > Tự tổ chức

Nguyên tắc nghiên cứu synergetics sự tự tổ chức trong các hệ thống vật chất. Trong cuốn sách Synergetics Hermann Haken đã chỉ ra rằng các hệ thống vật lý khác nhau có thể được xử lý theo cách tương tự. Ông đưa ra các ví dụ về sự tự tổ chức của một số loại laser, sự bất ổn định trong động lực học chất lỏng, bao gồm đối lưu, và các dao động hóa học và sinh hóa. Trong lời nói đầu của mình, ông đề cập đến nguồn gốc của sự sống, nhưng chỉ nói chung chung:
Sự hình thành tự phát của các cấu trúc có tổ chức tốt từ vi trùng hoặc thậm chí từ hỗn loạn là một trong những hiện tượng hấp dẫn nhất và là vấn đề thách thức nhất mà các nhà khoa học phải đối mặt. Những hiện tượng như vậy là một kinh nghiệm trong cuộc sống hàng ngày của chúng tôi khi chúng tôi quan sát sự phát triển của thực vật và động vật. Suy nghĩ về các thang thời gian lớn hơn nhiều, các nhà khoa học được dẫn dắt vào các vấn đề của sự tiến hóa, và cuối cùng là về nguồn gốc của vật chất sống. Khi chúng ta cố gắng giải thích hoặc hiểu theo một nghĩa nào đó những hiện tượng sinh học cực kỳ phức tạp này thì đó là một câu hỏi tự nhiên, liệu các quá trình tự tổ chức có thể được tìm thấy trong các hệ thống đơn giản hơn nhiều của thế giới thống nhất hay không.

Trong những năm gần đây, người ta ngày càng thấy rõ rằng tồn tại rất nhiều ví dụ trong các hệ thống vật lý và hóa học, nơi các cấu trúc không gian, thời gian hoặc không gian được tổ chức tốt phát sinh từ các trạng thái hỗn loạn. Hơn nữa, cũng như trong các cơ thể sống, hoạt động của các hệ thống này chỉ có thể được duy trì bởi một dòng năng lượng (và vật chất) xuyên suốt qua chúng. Trái ngược với những cỗ máy do con người tạo ra, được thiết kế để thể hiện những cấu trúc và chức năng đặc biệt, những cấu trúc này phát triển một cách tự phát – chúng tự tổ chức...
Nhiệt động lực học, tự cấu tạo và thông tin: Vật lý học > Tự tổ chức > Cấu trúc phân tán

Lý thuyết này giả định rằng dấu hiệu của nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống là cấu trúc phân tán cực nhỏ dưới ánh sáng UVC của các sắc tố hữu cơ và sự sinh sôi của chúng trên toàn bộ bề mặt Trái Đất. Cuộc sống ngày nay làm tăng sản lượng entropi của Trái Đất trong môi trường Mặt trời bằng cách phân tán tia cực tím và photon nhìn thấy thành nhiệt thông qua các sắc tố hữu cơ trong nước. Nhiệt này sau đó xúc tác cho một loạt các quá trình tiêu tán thứ cấp như chu trình nước, các dòng hải lưu và gió, bão, v.v.
Nhiệt động lực học, tự cấu tạo và thông tin: Vật lý học > Tự tổ chức > Tự tổ chức bằng các cấu trúc phân tán

Nhà vật lý thế kỷ 19 Ludwig Boltzmann lần đầu tiên công nhận rằng cuộc đấu tranh cho sự tồn tại của các sinh vật sống không phải là vật liệu thô hay năng lượng, mà thay vào đó là sự sản sinh entropy có nguồn gốc từ sự chuyển đổi quang phổ mặt trời thành nhiệt bởi các hệ thống này. Do đó, Boltzmann nhận ra rằng các hệ thống sống, giống như tất cả các quá trình không thể đảo ngược, phụ thuộc vào sự tiêu tán của một tiềm năng hóa học tổng quát cho sự tồn tại của chúng. Trong cuốn sách "Sự sống là gì", nhà vật lý thế kỷ 20 Erwin Schrödinger nhấn mạnh tầm quan trọng của cái nhìn sâu sắc của Boltzmann về bản chất nhiệt động lực học không thể đảo ngược của các hệ thống sống, cho thấy rằng đây là vật lý và hóa học đằng sau nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống.
Tuy nhiên, các quá trình không thể đảo ngược và các hệ thống sống ít hơn nhiều, không thể được phân tích thuận tiện dưới góc độ này cho đến khi Lars Onsager, và sau đó là Ilya Prigogine, phát triển một chủ nghĩa hình thức toán học thanh lịch để xử lý "sự tự tổ chức" của vật chất dưới một tiềm năng hóa học tổng quát. Chủ nghĩa hình thức này được gọi là Nhiệt động lực học không thể đảo ngược cổ điển và Prigogine được trao giải Nobel Hóa học năm 1977 "vì những đóng góp của ông cho nhiệt động lực học không cân bằng, đặc biệt là lý thuyết về cấu trúc tiêu tán ". Phân tích của Prigogine cho thấy rằng nếu một hệ thống được để phát triển dưới một tiềm năng bên ngoài áp đặt, vật chất có thể tự tổ chức (giảm entropi của nó) tạo thành cái mà ông gọi là "cấu trúc tiêu tán", điều này sẽ làm tăng sự tiêu tán của tiềm năng áp đặt bên ngoài (tăng cường toàn cầu sản xuất entropy). Nhiệt động lực học không cân bằng kể từ đó đã được áp dụng thành công vào việc phân tích các hệ thống sống, từ sản xuất sinh hóa ATP đến tối ưu hóa các con đường trao đổi chất của vi khuẩn để hoàn thiện hệ sinh thái.
Bao bọc: Hình thái học > Bao bọc không có màng > Coacervate của Oparin > Các giọt polyester không màng

Các nhà nghiên cứu Tony Jia và Kuhan Chandru đã đề xuất rằng các giọt polyeste không màng có thể có ý nghĩa quan trọng trong Nguồn gốc sự sống. Do tính chất "lộn xộn" của hóa học tiền sinh học, sự hình thành tự phát của những giọt tổ hợp này có thể đã đóng một vai trò trong quá trình phân bào sớm trước khi có sự đổi mới của túi lipid. Chức năng của protein bên trong và chức năng của RNA khi có một số giọt polyester nhất định được chứng minh là được bảo toàn trong các giọt. Ngoài ra, các giọt có khả năng dàn dựng, bằng cách cho phép các chất béo tập hợp xung quanh chúng có thể ngăn chặn sự rò rỉ vật liệu di truyền.
Bao bọc: Hình thái học > Các vi cầu proteinoid

Vào những năm 1960, Fox đã quan sát thấy rằng các proteinoid mà ông đã tổng hợp có thể hình thành các cấu trúc giống như tế bào được đặt tên là "vi cầu proteinoid ".
Các amino acid đã kết hợp để tạo thành proteinoid, và các proteinoid đã kết hợp để tạo thành các hạt cầu nhỏ mà Fox gọi là "vi cầu". Proteinoids của ông không phải là tế bào, mặc dù chúng hình thành các khối và chuỗi gợi nhớ đến vi khuẩn lam, nhưng chúng không chứa acid nucleic chức năng hoặc bất kỳ thông tin mã hóa nào. Dựa trên những thí nghiệm như vậy, Colin Pittendrigh đã tuyên bố vào năm 1967 rằng "các phòng thí nghiệm sẽ tạo ra một tế bào sống trong vòng mười năm", một nhận xét phản ánh sự ngây thơ điển hình đương thời về sự phức tạp của cấu trúc tế bào.
Bao bọc: Hình thái học > Thế giới lipid

Lý thuyết thế giới lipid giả định rằng vật thể tự nhân bản đầu tiên giống như lipid. Người ta đã biết rằng các phospholipid tạo thành lớp kép lipid trong nước khi bị kích động – cấu trúc tương tự như trong màng tế bào. Những phân tử này đã không có mặt trên trái đất, nhưng khác amphiphilic phân tử chuỗi dài cũng tạo màng. Bên cạnh đó, các cơ quan này có thể mở rộng (bằng cách chèn các lipid bổ sung), và dưới mở rộng quá mức có thể trải qua tách tự phát mà bảo tồn cùng kích thước và thành phần lipid trong hai progenies. Ý tưởng chính trong lý thuyết này là thành phần phân tử của các thể lipid là cách sơ khai để lưu trữ thông tin, và sự tiến hóa đã dẫn đến sự xuất hiện của các thực thể polymer như RNA hoặc DNA có thể lưu trữ thông tin một cách thuận lợi. Các nghiên cứu về mụn nước từ các amphiphile tiền sinh học cho đến nay vẫn chỉ giới hạn trong các hệ thống chứa một hoặc hai loại amphiphiles. Điều này trái ngược với đầu ra của các phản ứng hóa học tiền sinh học được mô phỏng, thường tạo ra các hỗn hợp rất không đồng nhất của các hợp chất. Trong giả thuyết về màng hai lớp lipid bao gồm một hỗn hợp của các hợp chất amphiphilic khác nhau, có khả năng xảy ra một số lượng lớn các kết hợp có thể có về mặt lý thuyết trong sự sắp xếp của các amphiphile này trong màng. Trong số tất cả những sự kết hợp tiềm năng này, một sự sắp xếp cục bộ cụ thể của màng sẽ có lợi cho việc tạo thành siêu vòng, thực sự là một phản hồi tích cực bao gồm hai chất xúc tác lẫn nhau được đại diện bởi một vị trí màng và một hợp chất cụ thể bị mắc kẹt trong túi.. Các cặp vị trí/tổ hợp như vậy được truyền sang các túi con dẫn đến sự xuất hiện của các dòng khác biệt của các túi có thể cho phép chọn lọc tự nhiên Darwin can thiệp.
Bao bọc: Hình thái học > Sự hình thành túi lipid trong nước ngọt

Bruce Damer và David Deamer đã đi đến kết luận rằng màng tế bào không thể hình thành trong nước biển mặn, và do đó phải có nguồn gốc từ nước ngọt. Trước khi các lục địa hình thành, vùng đất khô hạn duy nhất trên Trái Đất sẽ là các đảo núi lửa, nơi nước mưa sẽ tạo thành các ao, nơi lipid có thể hình thành ở giai đoạn đầu tiên hướng tới màng tế bào. Những tiền thân của các tế bào thật này được cho là đã hoạt động giống như một siêu tổ chức hơn là các cấu trúc riêng lẻ, nơi các màng xốp chứa các phân tử sẽ lọt ra ngoài và xâm nhập vào các tế bào nguyên mẫu khác. Chỉ khi các tế bào thực sự tiến hóa, chúng mới dần dần thích nghi với môi trường mặn hơn và đi vào đại dương.
Bao bọc: Hình thái học > Túi bao gồm hỗn hợp các chất sinh hóa giống RNA

Một mô hình tế bào nguyên mẫu khác là Jeewanu. Được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1963 từ các khoáng chất đơn giản và các chất hữu cơ cơ bản khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nó vẫn được ghi nhận là có một số khả năng trao đổi chất, sự hiện diện của màng bán thấm, amino acid, phospholipid, carbohydrate và các phân tử giống RNA. Tuy nhiên, bản chất và đặc tính của Jeewanu vẫn phải được làm rõ.
Tương tác tĩnh điện gây ra bởi các peptide ngắn, tích điện dương, kỵ nước, chứa 7 amino acid có chiều dài hoặc ít hơn, có thể gắn RNA vào màng túi, màng tế bào cơ bản.
Bao bọc: Hình thái học > Kết tủa kim loại-sulfide

William Martin và Michael Russell đã đề xuất
....rằng sự sống đã phát triển trong các kết tủa monosulfide sắt có cấu trúc trong một ụ nhiệt dung dịch tại vị trí thấm ở độ dốc oxy hóa khử, pH và nhiệt độ giữa chất lỏng thủy nhiệt giàu sulfide và nước chứa sắt (II) của đáy đại dương Hadean. Sự phát sinh tự nhiên, ngăn ba chiều được quan sát bên trong các kết tủa sulfide kim loại ở vị trí thấm hóa thạch cho thấy rằng những ngăn vô cơ này là tiền thân của thành tế bào và màng tế bào được tìm thấy ở sinh vật nhân sơ sống tự do. Khả năng đã biết của FeS và NiS để xúc tác quá trình tổng hợp acetyl-metylsulfide từ carbon monoxide và methylsulfide, các thành phần của chất lỏng thủy nhiệt, cho thấy rằng quá trình tổng hợp tiền sinh vật xảy ra ở bề mặt bên trong của các ngăn có vách kim loại-sulfide này..."
Nguồn gốc của quá trình trao đổi chất: Sinh lý học

Các dạng sống khác nhau với các quá trình nguồn gốc thay đổi có thể đã xuất hiện gần như đồng thời trong lịch sử sơ khai của Trái Đất. Các dạng khác có thể đã tuyệt chủng (để lại các hóa thạch đặc biệt nhờ quá trình sinh hóa khác nhau của chúng—ví dụ, các kiểu hóa sinh giả định). Người ta đã đề xuất rằng:
Các sinh vật đầu tiên là đất sét giàu sắt tự tái tạo để cố định carbon dioxide thành oxalic và các acid dicarboxylic khác. Hệ thống tái tạo đất sét này và kiểu hình trao đổi chất của chúng sau đó phát triển thành vùng giàu sulfide của điểm nóng có khả năng cố định nitơ. Cuối cùng, phosphate được đưa vào hệ thống phát triển cho phép tổng hợp nucleotide và phospholipid. Nếu quá trình sinh tổng hợp tổng hợp lại quá trình tạo sinh, thì quá trình tổng hợp các amino acid trước quá trình tổng hợp các gốc purin và pyrimidine. Hơn nữa, quá trình trùng hợp các thioester amino acid thành polypeptide trước quá trình trùng hợp có hướng dẫn các este amino acid bằng polynucleotit.
Các phản ứng giống như trao đổi chất có thể đã xảy ra một cách tự nhiên trong các đại dương sơ khai, trước khi các sinh vật đầu tiên tiến hóa. Sự trao đổi chất có thể có trước nguồn gốc của sự sống, có thể đã phát triển từ các điều kiện hóa học trong các đại dương sớm nhất. Tái tạo trong các phòng thí nghiệm cho thấy một số phản ứng này có thể tạo ra RNA, và một số phản ứng khác giống với hai chuỗi phản ứng thiết yếu của quá trình trao đổi chất: đường phân và con đường pentose phosphate, cung cấp tiền chất cần thiết cho acid nucleic, amino acid và lipid.
Nguồn gốc của quá trình trao đổi chất: Sinh lý học > Giả thuyết đất sét

Montmorillonite, một loại đất sét dồi dào, là chất xúc tác cho quá trình trùng hợp RNA và hình thành màng từ lipid. Một mô hình về nguồn gốc của sự sống sử dụng đất sét đã được Alexander Cairns-Smith đưa ra vào năm 1985 và được một số nhà khoa học khám phá như một cơ chế hợp lý. Giả thuyết về đất sét giả định rằng các phân tử hữu cơ phức tạp hình thành dần dần trên các bề mặt sao chép phi hữu cơ đã tồn tại từ trước của các tinh thể silicat trong dung dịch.
Tại Viện Bách khoa Rensselaer, các nghiên cứu của James Ferris cũng đã xác nhận rằng khoáng chất đất sét montmorillonite xúc tác sự hình thành RNA trong dung dịch nước, bằng cách tham gia các nucleotide để tạo thành chuỗi dài hơn.
Năm 2007, Bart Kahr từ Đại học Washington và các đồng nghiệp đã báo cáo các thí nghiệm của họ đã kiểm tra ý tưởng rằng các tinh thể có thể hoạt động như một nguồn thông tin có thể truyền được, sử dụng các tinh thể kali hydro phthalate. Các tinh thể "mẹ" với sự không hoàn hảo đã được phân cắt và được sử dụng làm hạt giống để phát triển các tinh thể "con" từ dung dịch. Sau đó, họ kiểm tra sự phân bố của các điểm không hoàn hảo trong các tinh thể mới và phát hiện ra rằng các điểm không hoàn hảo trong các tinh thể mẹ được tái tạo ở các tinh thể con, nhưng các tinh thể con cũng có nhiều điểm không hoàn hảo khác. Để quan sát được hành vi giống gen, số lượng di truyền của những điểm không hoàn hảo này phải vượt quá số lượng của các đột biến trong các thế hệ kế tiếp, nhưng nó đã không xảy ra. Vì vậy, Kahr kết luận rằng các tinh thể "không đủ trung thực để lưu trữ và truyền thông tin từ thế hệ này sang thế hệ khác."