地球上豐富多彩的生命是怎樣形成的？地球上最初的原始生命又是怎樣產生的？眾多生物學家一代代堅持不懈地深入研究，認為生命的起源和發展需要經過兩個階段：第一個階段是生命起源的化學過程，是由非生命物質經一係列複雜的變化，逐步變成原始生命的過程；第二個階段是生物進化過程，即由原始生命繼續演化，從簡單到複雜，從低等到高等，從水生到陸生，經過漫長的過程發展為現今豐富多彩的生物界，並且繼續發展變化的過程。
生命起源的化學進化過程
研究生命的演化肯定要涉及地球的曆史。地球的形成約在50到46億年前，在那漫長的歲月中，地球上大部分時間隻有無生命的物質。當時的地球上火山遍地，岩漿橫流。隨著地球表麵的不斷冷卻和水汽的增加，大地上開始出現了水並逐漸彙集得越來越多。約在39億年前，地球上出現了原始的海洋。原始海水幾乎完全是淡水，後來逐漸溶入了大量的有機質，如氨基酸、核苷酸等。在太陽、地球及其他物理作用下，一些有機質形成了蛋白質。在隨後的幾億年中，這些蛋白質越來越複雜，終於在34或33億年前原始生命開始出現了。地史學家根據古生物的演化和地殼的運動，將地球的曆史分為五大階段，也就是五個代，即太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。
早期的地球是一個熾熱的球體，一切元素都呈氣體狀態，地球上沒有任何生命的存在。地球上最初的原始生命是在原始地球條件下，在極其漫長的時間裏，由非生命物質經過四個階段的化學進化過程，一步一步演變而成的。
1．從無機小分子物質生成有機小分子物質米勒實驗示意圖
1953年，美國芝加哥大學的學者米勒及其助手在實驗室內首次模擬原始地球在雷鳴閃電下將原始大氣合成小分子有機物的過程。他首先把200毫升水加入到500毫升的燒瓶中，抽出空氣，模擬原始大氣成分通入甲烷、氨、氫等混合氣體。然後將入口玻璃管熔化封閉，把燒瓶內的水煮沸，使水蒸氣驅動混合氣體在玻璃管內流動，進入容積為5升的燒瓶中，並在其中連續進行火花放電7天，以模擬原始地球條件下的閃電現象，再經冷凝器冷卻後，產生的物質沉積在U型管中，結果得到20種小分子有機化合物，其中有11種氨基酸。這11種氨基酸中，有4種氨基酸——甘氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸和穀氨酸，是天然蛋白質中所含有的。
在地球演化的初期，大量火山爆發的同時，地殼不斷地隆起或下陷，形成了山峰或低地。後來，當地表溫度下降後，散布在原始大氣裏的、達到飽和狀態的水蒸氣遇冷形成雨水降落，流到低地就形成原始海洋。氨基酸等小分子有機物經雨水作用最後彙集在原始海洋中，天長日久，不斷積累，使原始海洋含有了豐富的氨基酸、核苷酸、單糖等有機物，為生命的誕生準備了必要的物質條件。
2．從有機小分子物質形成有機高分子物質
原始海洋中的氨基酸、核苷酸、單糖、嘌呤、嘧啶等有機小分子物質經過極其漫長的積累和相互作用，在適當條件下，一些氨基酸通過縮合作用形成原始的蛋白質分子，核苷酸則通過聚合作用形成原始的核酸分子。生命活動的主要體現者——原始的蛋白質和核酸的出現意味著生命從此有了重要的物質基礎。
美國學者福克斯研究認為，原始海洋中的氨基酸可能被衝到火山附近等溫度高於水沸點的熱地區，它們在那裏蒸發、幹燥和聚合，產生的類蛋白又被衝回海洋，進一步發生其他反應。他在實驗室內將多種純氨基酸混合，在無水條件下加熱至160℃-200℃，幾小時後就得到具有某些天然蛋白質性質的類蛋白。原始的蛋白質和核酸與現代生物中的蛋白質和核酸並不一樣，它們又經過若幹億年的不斷演變，結構越來越完善，功能越來越複雜，才形成像現在的蛋白質和核酸的高分子化合物。後來又有人模擬原始地球條件，用核苷酸等小分子有機物合成了類似天然核酸的物質。