说到生命起源，不少人立时会想起达尔文的巨著《物种起源》（On the Origin of Species） 。但这只是个误解，因为此书重点从不是有关生命起源，而是探讨“物种的演化”，借此解释“新物种的由来” 。不过达尔文也并非没有思考过生物起源的问题。他曾于1871年给朋友的一封信件中提出著名的“温暖小池塘”假设。
“但假如我们构思有些温暖的小池塘内充满着各种氨气（ammonia）、磷盐（phosphoric salts），以及光、热或电流等，以致蛋白质化合物得以从化学反应中产生，继而进行更复杂的改变——虽然蛋白质在现今的环境通常会被立即吞噬或吸收，但若以上假设属实，则生物出现前的环境状况应该并非如现今这般。”
一个湖，一些原材料，再加一些能量（譬如电光一闪）， 生命就“嘭”的一声出现了——真是那么简单吗？我的答案是：尚待考证。时至今天，我们仍未能完整的、准确的掌握生命出现的进程 。不过由1871年至今，我们的确对生命起源的认识着实增加了不少。
由死物变为生物？
要谈“生命起源”，我们首先要由“生命”谈起。 “生命”的定义至今仍莫衷一是，但其中有一点是被人广为接受的——所有生命都是从其他生命而来，即所谓“生源说”（biogenesis）。自19世纪巴斯德（Louis Pasteur）以鹅颈樽实验否定了“自然发生”（spontaneous generation）假设后，科学界便认为生命只能由生命所衍生，不可能凭空出现。但读者只要细心一想：若我们顺着时间向前追溯，最终不也会碰到第一只生物吗？而这位终极祖先又从何而来呢？那就要诉诸由死物变为生物的过程，亦即是“无生源说”（abiogenesis）。
无生源说是指生命最终是由无生命的东西而来。但从无到有一点也不易，至少要解决三大难关：
由无机物产生有机生物分子（biomolecules）；
将简单有机物合成为更复杂的有机物，并维持有机化合物间的转换循环，此谓“代谢”。并且从有机物中产生能够自我复制的分子，此谓“遗传”；
产生细胞膜以隔绝于外界，以维持体内平衡。
先处理第一点。在生物体内，我们可以找到不少独有的有机化合物。我们称此等化合物为生物分子（biomolecules），亦即是生命的组件，当中包括氨基酸（蛋白的组件）、核酸、糖、核碱基（DNA的组件）、脂类、还有林林总总的代谢物（metabolites）等。没有这些基本组件，生命是无法存在的。它们是如何出现的呢？
生物分子源自外太空？
就此问题，有一派学者认为这些有机化合物并非由本土所生，而是源自外太空。这种想法称为“伪泛种论”（pseudo-panspermia）。伪泛种论者认为在庞大的外太空里有着各式各样的生物分子，这些分子会随天外来客（宇宙尘或陨石等）降临地球，成为地球生命最初的原材料。此说看似科幻，却非毫无实据。
在1969年，一颗约100公斤的陨石划破天际，它随后碎裂并散落在位于澳洲的默奇森小镇上。这颗“默奇森陨石”成为当时不少科研团队的研究对象。当科学家于1970年分析这颗陨石的构成时，他们发现当中充满着甘胺酸（glycine）、丙胺酸（alanine）、麸胺酸（glutamic acid）、缬氨酸（valine）、脯氨酸（proline）等化合物。这些都是在生物里常见的氨基酸，亦即是建构蛋白质的重要元件。自70年代起，其他陨石也陆续被人分析，得出结果亦类同：它们身上都带着氨基酸。
此外，当科学家于2008年再次分析默奇森陨石时，他们更发现陨石中含有尿嘧啶（uracil）和黄嘌呤（xanthine）。前者是称为嘧啶（pyrimidine）的化合物，是一种核碱基，是RNA的元件之一。后者则是嘌呤（purine）。它也是核碱基，跟DNA和RNA上的腺嘌呤（adenine）与鸟嘌呤（guanine）结构相近。这些发现均说明“伪泛种论”并非天荒夜谈。 生物的原材料会否真的是搭乘飞越天河的太空船而来？
生命源自“原生汤”？
相对于伪泛种论的就是“原生汤论”（Primordial soup）。原生汤论者认为地球生命的出现是不假外求、完全靠赖原始地球的环境所产生的。
达尔文的“温暖小池塘”也许是“原生汤论”的先驱，但正式建构此理论的却是1920年代的两位科学家——欧帕林（Alexander Oparin）和哈尔丹（John Burdon Sanderson Haldane）。欧帕林假设早期地球上是充满着各式各样的无机原材料如氢气（hydrogen）、氧气（oxygen）、氨气（ammonia）及雪明碳铁（iron carbide）等。 在当时高热的环境中，地球表面是一层鲜红的炽热液体，而这些原材料就像是在热汤中滚熬的汤料般，慢慢结合而成碳氢化合物（hydrocarbon），随后再合成为更复杂的有机化合物。
但假设归假设，现实中这一煲汤真的能产生那么复杂的生物分子吗？在1952年，“原生汤论”得到重大突破，那就是著名的米勒－尤里实验（Miller-Urey experiment）。芝加歌大学的米勒（Stanley Miller）与尤里（Harold Urey）尝试照着欧帕林与哈尔丹的理论在实验室中重现原始地球的状态。他们预备了简单的原材料——水（H2O）、甲烷（CH4）、氨气（NH2）并氢气（H2）， 在密封玻璃装置内将它们加热，并以电流制造火花（模仿闪电），为化学反应提供能量。最终他们得出惊人的结果——地球生命所需的20种氨基酸竟然全都能在这简单的装置内制造出来。
这一发现固然叫人振奋，但科学发现又怎会这般一帆风顺？事实上，后来科学家开始质疑原始地球状态未必如米勒－尤里实验中所假设的那种还原状态（reducing environment）。而且当其他团队以非还原状态来重复此实验时，他们也无法得到原先的结果，这令到“原生汤论”的支持者大受打击。尽管如此，后来在近廿多年的大小研究当中，科学家也逐渐发现即使原始地球未必处于还原状态，但各种生物分子却依然可以单靠无机物的化学反应制造出来。所以直到今天，原生汤论与伪泛种论两者不分上下，仍然在角力当中。
就算有了材料，生命如何出现？
有了原材料，那生命就因此出现了吗？非也！即或你把人体构成的所有物质搅拌在一起，你也是无法完成《钢之炼金术师》里禁忌的人体炼成的。因为生命并不只有静态（材料）的一面，也有动态（过程）的一面。生命起源第二个难关就是——生命的过程是如何发生呢？
就此问题，当今科学界也存在着两个壁垒分明的派别——一谓“复制先说”（replication-first），一谓“代谢先说”（metabolism-first）。前者是指生命出现的第一个重要里程碑是地球产生了第一颗 “自我复制者”（replicator）。
道金斯（Richard Dawkins）在《自私的基因》一书中曾作出此假设：只要世上有一粒分子（molecule）能自我复制，它就会胜过其余一切的分子，并靠着突变及筛选变得愈来愈复杂。当时Dawkins的理论是面临着一些难以解决的问题。要成为自我复制者，它必须兼具两种特质：
它需要记录着遗传资讯，从而能够被复制（being replicated）；
它需要拥有催化能力（catalytic activity），从而能读取资讯并进行复制（have replication activity）。
身处70年代，科学界那时只知道DNA是负责记录着遗传资讯，而蛋白质则负责读取资讯进行复制，那么何方神圣才能将两者结合为一呢？
这位新星终于在80年代出现——原来是RNA。人们其实早知道RNA跟DNA相似，能够遗传资讯，只是没DNA那么稳定。但到了1980年代，科学家才发现RNA有另一方面是远胜于它的兄弟DNA，就是有些RNA是具备催化化学反应的能力。他们把这一类RNA命名为核酶（Ribozyme，即Ribonucleic acid + Enzyme的缩写）。
这是一个翻天覆地的发现（发现者在数年内便获得诺贝尔奖），而核酶的出现也令复制先说的理论变得实在。假如在远古的地球上偶然产生了一颗能自我复制的核酶，那不就是生命的先行者吗？故此人们渐渐把复制先说命名为“RNA世界假说”（RNA world hypothesis）。近年不少科研团队更造出真的能自我复制的核酶系统，令RNA世界假说变得更具说服力。
化学反应才是生命起点？
不过并非人人都对复制先说抱持乐观态度，正如“代谢先说”支持者会认为复制先说是过于不设实际。核酶虽然集遗传资讯与复制能力于一身，但其结构是如此的复杂，又怎可能随机出现呢？
代谢先说认为自我复制者固然是生命起源重要的一环，但并非第一步。生命是源于能够自我催化的化学反应（autocatalytic reaction）。说到底，我们身体内的新陈代谢（metabolism） 也只不过是一连串的化学反应。它们形成庞大的系统，而参与其中的化合物则被分解、被合成，获取能量、失去能量。这些反应周而复始，直至生物死去才寂灭。代谢先说者深信化学反应才是生命的起点。
在原始地球上，那时大概只有简单的化合物存在。但当环境提供了足够的能量（譬如热力），加上附近有着合适的催化剂，这样便可引发出各种化学反应，这些反应甚至有机会形成简单的自我催化循环。若此等系统得以建立，它就会像雪球般愈滚愈大，愈变愈复杂，继续产生更多不同结构的有机化合物，也更有效捕获周遭环境中的能量。这样，要创造像核酶般复杂的生命分子也就变得容易多了。
天然实验室
不过我们尚有一个问题未解决。若在自然世界中没有容器来盛载原材料（假设一切在倘大的汪洋中发生），那些从化学反应中而得的成品便会渐渐向外扩散，降低浓度。这是对自我催化非常不利的。那么原始地球上有没有天然的实验室，让原材料困在一处，发生反应，形成复杂的化合物呢？
答案是有的。在1970年代，科学家在深海中发现海底热泉（hydrothermal
vent）。这些热泉看起来像烟囱，由各种矿物构成，长期喷著如浓烟般的高热海水。海底热泉是绝佳的自然实然室，它提供了能量（热力）、催化剂（矿物如Fe(Ni)S
）及原材料（大量H2及CO2）。但不止如此，海底热泉拥有多孔（porous）结构，那些烟囱上布满了小孔与小通道，这些小孔与通道就好像化学容器般，让化合物在适当的密闭空间下发生反应。
此外，这些小孔更带来一个额外的好处。若脂类成品在化学反应中得以产生，它便会沿着孔的内壁伸展铺设，像气球般把孔内一切东西都包围着。这是什么？没错，就是细胞膜的雏型。这样的话，我们就连第三个难题都顺道解决了。
有机化合物、自我复制与代谢系统、细胞膜——按现今的科学理论来说，早期生命大概就是由此而生。而地球上只需出现第一只能够自我繁衍的生物 （比如像叠层石微生物Stromatolite等简单生物 ），往后生命渐趋多样与复杂的发展则完全可靠达尔文的 “演化论”继续解释了。
