Manoma, kad gyvybė atsirado maždaug prieš 4.4 milijardo metų, kai tik pradėjo formuotis vandenynai ir žemynai, ir prieš 2.7 milijardo metų, kai plačiai pripažįstama, kad mikroorganizmai egzistavo didžiuliai kiekiai dėl jų įtakos izotopams. santykius atitinkamuose sluoksniuose. Kur tiksliai šiame 1.7 milijardo metų intervale galima rasti tikrąją gyvybės kilmę, nėra taip aišku. Prieštaringai vertinamame dokumente, kurį 2002 m. paskelbė UCLA paleontologas Williamas Schopfas, teigė, kad banguotose geologinėse formacijose, vadinamose stromalitais, iš tikrųjų yra 3.5 mlrd. metų senumo suakmenėjusių dumblių mikrobų. Kai kurie paleontologai nesutinka su Schopfo išvadomis ir mano, kad pirmoji gyvybė buvo maždaug 3.0 milijardo metų amžiaus, o ne 3.5 milijardo.
Įrodymai iš Isua superplutos juostos Vakarų Grenlandijoje rodo dar ankstesnę gyvybės atsiradimo datą – prieš 3.85 mlrd. S. Mojzis šį įvertinimą daro remdamasis izotopų koncentracijomis. Kadangi gyvybė pirmenybę teikia anglies-12 izotopui, tose vietose, kur gyvavo, yra didesnis nei įprastas anglies-12 ir jo sunkesnio izotopo anglies-13 santykis. Tai plačiai žinoma, tačiau nuosėdų aiškinimas nėra toks paprastas, o paleontologai ne visada sutinka su kolegos išvadomis.
Mes nežinome tikslių geologinių šios planetos sąlygų prieš 3 milijardus metų, bet turime apytikslę idėją ir galime atkurti šias sąlygas laboratorijoje. Stanley Milleris ir Haroldas Urey’us šias sąlygas atkūrė savo garsiajame 1953 m. tyrime, Miller-Urey eksperimente. Naudodami labai redukuotą (nedeguonies turintį) dujų, tokių kaip metanas, amoniakas ir vandenilis, mišinį, šie mokslininkai visiškai neorganinėje aplinkoje susintetino bazinius organinius monomerus, tokius kaip aminorūgštys. Dabar laisvai plaukiojančios aminorūgštys yra toli nuo savaime besidauginančių, medžiagų apykaitos persmelktų mikroorganizmų, tačiau jos bent jau pateikia pasiūlymą, kaip viskas galėjo prasidėti.
Ankstyvosios Žemės dideliuose šiltuose vandenynuose kvintilijonai šių molekulių atsitiktinai susidurtų ir susijungtų, galiausiai sudarydamos pradinį kažkokį protogenomą. Tačiau šią hipotezę glumina tai, kad Miller-Urey eksperimento metu sukurtoje aplinkoje buvo didelės chemikalų koncentracijos, kurios būtų užkirtusios kelią sudėtingų polimerų susidarymui iš monomerų statybinių blokų.
1950-aisiais ir 1960-aisiais kitas tyrėjas Sidney Fox laboratorijoje sukūrė į ankstyvąją Žemę panašią aplinką ir ištyrė dinamiką. Jis stebėjo spontanišką peptidų susidarymą iš aminorūgščių pirmtakų ir matė, kad šios cheminės medžiagos kartais išsidėstė į mikrosferas arba uždaras sferines membranas, kurios, jo nuomone, yra protoląsteles. Jei susidarytų tam tikros mikrosferos, galinčios paskatinti papildomų mikrosferų augimą aplink jas, tai prilygtų primityviam savęs replikacijos būdui, o galiausiai viršų imtų Darvino evoliucija, sukurdama veiksmingus savireplikatorius, tokius kaip šiandieninės melsvabakterijos.
Kita populiari mąstymo apie gyvybės kilmę mokykla, „RNR pasaulio hipotezė“, rodo, kad gyvybė susiformuoja tada, kai primityvios RNR molekulės tapo pajėgios katalizuoti savo replikaciją. Tai įrodo, kad RNR gali saugoti informaciją ir katalizuoti chemines reakcijas. Jo pagrindinė svarba šiuolaikiniame gyvenime taip pat rodo, kad šiandieninė gyvybė galėjo išsivystyti iš visų RNR pirmtakų.
Gyvybės kilmė ir toliau yra karšta tyrimų ir spėliojimų tema. Galbūt vieną dieną bus pakankamai įrodymų arba kas nors pakankamai protingas, kad sužinosime, kaip tai iš tikrųjų atsitiko.