生命の起源
「かつて地球上に生命が誕生するまでは地球上には有機物は存在しなかったはずなので、最初に生じたのは無機栄養微生物だったはずだ」と考えられていた時代があった。
だが、20世紀に入り、最初の生命の発生以前に有機物が蓄積していたはずだ、と考える学者が出てきた。これを最初に唱えたのはソ連のアレクサンドル・オパーリンで、1922年に著書『地球上における生命の起源』において「無機物から有機物が蓄積され、有機物の反応によって生命が誕生した」とする仮説を立てた。これを化学進化説と呼ぶ。彼の説は「スープ説」、「コアセルベート説」等とも呼ばれている。化学進化説は最も理解が簡明かつ、基本的な生命発生のプロセスであり、現在の自然科学でも広く受け入れられている。これらの細かなプロセスごとに様々な仮説が提示されているが、その基本は化学進化に依る。オパーリンの説による考察は以下の要点にまとめられる。
原始地球の構成物質である多くの無機物から、低分子有機物が生じる。
低分子有機物は互いに重合して高分子有機物を形成する。
セントラルドグマが生命誕生以来、原則的なものであれば、まずはじめに設計図が存在していたと考えるべきであるが、DNAワールド支持者はRNAやプロテインワールドに比べて分が悪い。なぜならDNAは触媒能力を有しないとされていたからである。
2004年にDNA分子を連結させるDNAリガーゼ機能を持つ「デオキシリボザイム」が発見された。デオキシリボザイムは、遺伝情報の安定性と触媒能力を有するが、触媒効率は非常に低い。触媒効率の高いそれが発見されれば、DNAワールド仮説の復権が期待できると思われる。
DNAを遺伝情報保存、RNAを仲介として、タンパク質を発現とする流れであるセントラルドグマは、一部のウイルスの場合を除いて、全ての生物に当てはまる。1950年代から、化学進化後の最初の生命でこれら3つの物質のいずれが雛形となったのかが論じられてきた。そうした説の名称がDNAワールド仮説、RNAワールド仮説、プロテインワールド仮説である。
この3つの説を統一するような見解は得られておらず、情報の保存、触媒作用を争点にいまだ論争が絶えない。なお、これらの説を一部融合させたDNA-プロテインワールド仮説のような説も存在する。
また、深部炭素を研究テーマとして世界52カ国1000名以上の研究者で構成される深部炭素観測所は、2009年の創設以来10年をかけた調査の結果、深海熱水孔のみならず、海底あるいは地上を掘削すると地下5km程度まで化学合成独立栄養細菌群の支配的な生物圏が存在することを明らかにした。「地下生物圏」(deep biosphere)の発見である。「地球の深部には、まるでガラパゴスのようにさまざまな生命体が無数に存在し、その生物量(バイオマス)は全人類の245倍から385倍に相当する」ことや「数千年にわたって存在しつづける生物がある」ことも明らかにした。これにより「地下数kmで発生した化学合成独立栄養生物が生命の起源」とする新たな説も現れている。