אביוגנזה, הרעיון שהחיים נבעו מחיים שאינם חיים לפני יותר מ -3.5 מיליארד שנה על כדור הארץ. אביוגנזה מציעה כי צורות החיים הראשונות שנוצרו היו פשוטות מאוד ובתהליך הדרגתי נעשה מורכב יותר ויותר. הביוגנזה, שבה החיים נגזרים מהתרבותם של חיים אחרים, קדמה ככל הנראה על ידי אביוגנזה, שהפכה בלתי אפשרית ברגע שהאווירה של כדור הארץ קיבלה את ההרכב הנוכחי שלה.
למרות שרבים משווים את האביוגנזה לתאוריה הארכאית של דור ספונטני, שני הרעיונות שונים למדי. על פי האחרונים, חשבו שהחיים המורכבים (למשל, אבן עכבר או עכבר) נוצרו באופן ספונטני ומתמיד מחומר שאינו חי. אמנם התהליך ההיפותטי של הדור הספונטני הופרך כבר במאה ה -17 ונפסל באופן מכריע במאה ה -19, אבל אביוגנזה לא הוכחה ולא הופרכה.
תיאוריית אופרין-האלדאן
בשנות העשרים של המאה העשרים הציגו המדען הבריטי JBS Haldane והביוכימאי הרוסי אלכסנדר אופרין באופן עצמאי רעיונות דומים הנוגעים לתנאים הנדרשים למקור החיים בכדור הארץ. שניהם האמינו כי ניתן ליצור מולקולות אורגניות מחומרים אביוגניים בנוכחות מקור אנרגיה חיצוני (למשל, קרינה אולטרה סגולה) וכי האטמוספרה הפרימיטיבית צמצמה (עם כמויות נמוכות מאוד של חמצן חופשי) והכילה אמוניה ואדי מים, בין השאר גזים. שניהם גם חשדו כי צורות החיים הראשונות הופיעו באוקיאנוס החם והפרימיטיבי והיו הטרוטרופיים (השגת חומרים מזינים מעוצבים מראש מהתרכובות הקיימות על כדור הארץ הקדום) ולא אוטוטרופיים (מייצרים מזון וחומרים מזינים מאור השמש או מחומרים אורגניים).
אופרן האמין שהחיים התפתחו מכמויות משחלות, מיקרוסקופיות נוצרו באופן ספונטני, אגרגטים כדוריים של מולקולות ליפיד המוחזקות יחד על ידי כוחות אלקטרוסטטיים וייתכן שהיו מקדימים לתאים. עבודתו של אופרן עם שכבות, אישרה כי אנזימים הבסיסיים לתגובות הביוכימיות של חילוף החומרים תפקדו ביעילות רבה יותר כאשר הם כלולים בתחומי קרום ממברנה מאשר כאשר הם חופשיים בתמיסות מימיות. האלדאן, שלא מכיר את השכבות של אופרין, האמין שמולקולות אורגניות פשוטות שנוצרו תחילה ובנוכחות אור אולטרה סגול הפכו מורכבים יותר ויותר, ובסופו של דבר נוצרו תאים. רעיונותיהם של הלדאן ואופרין היוו את הבסיס לחלק ניכר מהמחקר בנושא אביוגנזה שהתרחש בעשורים מאוחרים יותר.
הניסוי של מילר-אורי
בשנת 1953 כימאים אמריקאים הרולד סי אורי וסטנלי מילר בדקו את תיאוריית אופרין-האלדאן והפיקו בהצלחה מולקולות אורגניות מכמה מהמרכיבים הלא-אורגניים שנחשבו כי היו קיימים בכדור הארץ הפרביוטי. במה שנודע כניסוי מילר-אורי, שני המדענים שילבו מים חמים בתערובת של ארבעה גזים - אדי מים, מתאן, אמוניה ומימן מולקולרי - והפעימו את "האווירה" עם פריקות חשמל. המרכיבים השונים נועדו לדמות את האוקיאנוס הפרימיטיבי, האטמוספרה הפרביוטית והחום (בצורה של ברק), בהתאמה. שבוע לאחר מכן גילו מילר ואורי שמולקולות אורגניות פשוטות, כולל חומצות אמינו (אבני הבניין של חלבונים), נוצרו בתנאים המדומים של כדור הארץ הקדום.
