Lorigen de la vida en biologia és la forma i època en què s'originà la vida. Aquest és un tema controvertit i té implicacions filosòfiques i teològiques; és difícil establir-ne els mecanismes concrets a causa de l'anàlisi indirecta. miniatura|La Grand Prismatic Spring del Parc Nacional Yellowstone. Se suposa que l'ambient d'aquesta bassa amb elevades temperatures i ambient reductor (absència d'oxigen i altres substàncies oxidades), seria semblant a l'ambient primigeni dels mars de la Terra Entre la comunitat científica, sembla ben establerta la teoria que la vida va evolucionar a partir de matèria inerta en algun moment ara fa entre 3.900 i 3.500 milions d'anys abans de l'actualitat. Aquest tema també inclou conjectures i idees referents a la hipòtesi d'un possible origen extraplanetari o extraterrestre de la vida, que hauria succeït durant els últims 13.700 milions d'anys d'evolució de l'Univers conegut després del big-bang.
Els estudis sobre l'origen de la vida constitueixen un camp limitat d'investigació, a pesar del seu profund impacte en la biologia i la comprensió humana del món natural. Els progressos en aquesta àrea són generalment lents i esporàdics, tot i que encara atreuen l'atenció de molts, donada la importància de la qüestió. Existeix una sèrie d'observacions que apunten les condicions fisicoquímiques en les quals va poder emergir la vida, però encara no hi ha un quadre raonablement complet sobre com va poder ser aquest origen. Aquestes explicacions no pretenen destriar sobre aspectes religiosos que examinen el paper de la voluntat divina en l'origen de la vida (creacionisme), ni sobre aspectes metafísics que il·lustrin les causes primigènies.
Condicions inicials
La matèria i l'energia de l'univers es generen a partir d'un buit quàntic que propicia l'evolució de molècules estables que es dupliquen a si mateixes i permeten un cosmos estable que és el fonament de la vida a la Terra.
L'evolució química de la vida es produí durant la formació del sistema solar i la Terra. Al voltant del sol giravoltaven masses de pocs quilòmetres de diàmetre anomenades planetoides. A partir del seu xoc es van anar fent menys nombrosos i cada vegada més grossos. Les fonts radioactives de l'interior d'alguns deplanetes com la Terra, va generar un augment de la temperatura que provocà la fusió dels diferents materials que componien el nostre planeta, diferenciant per densitat els seus elements químics. Els seus components més densos van anar a parar a les capes més profundes i els menys densos com el silici, el carboni, l'alumini i el calci es van situar en zones més superficials. Amb el temps, la temperatura superficial va descendir i es van solidificar, formant una primera escorça terrestre produïda per l'energia que emeten els astres de llum. En el final d'aquesta fase anomenada acreció cataclísmica, la Terra, restà sense gaire atmosfera, però va estar sotmesa a una pluja d'objectes celestes que provocaren cràters immensos ja desapareguts a causa de la regeneració de l'escorça terrestre.
L'escorça primitiva va estar foradada amb erupcions volcàniques, que donaren lloc a una atmosfera formada per CO₂, CH₄, NH₃, H₂ i, sobretot per vapor d'aigua. Aquesta atmosfera primigènia no contenia oxigen. El vapor d'aigua es va condensar, formant els mars i els rius. Se sap que fa 3.900 milions d'anys ja hi havia aigua en estat líquid a la Terra, perquè s'han detectat roques sedimentàries que tenen aquella edat. Els gasos que formaven l'atmosfera, com que a la vegada eren poc lleugers, es van dissoldre en els mars tot formant un brou primitiu o sopa primitiva, que va permetre l'aparició dels primers éssers vius i es va originar l'aparició de sistemes autopoètics, segons les tesis de diversos estudiosos sobre l'origen de la vida.
Es creu que les primeres formes de vida conegudes a la Terra són microorganismes fossilitzats que es troben precipitats en les fumaroles hidrotermals, amb una estimació d'uns 3.420 milions d'anys. El primer moment de l'origen de la vida a la Terra és d'almenys 3.770 milions d'anys, però possiblement jexistíssin formes de vida fa 4.280 milions d'anys, no gaire després que es forméssin els oceans fa 4.500 milions d'anys, i després del formació de la Terra fa 4.540 milions d'anys. La primera evidència directa de la vida a la Terra és de microfòssils de microorganismes permineralitzats en roques de sílex australians de 3.465 milions d'anys d'antiguitat, encara que la validesa d'aquests microfòssils està discutida.
Hipòtesis
Des dels inicis dels temps, l'ésser humà s'ha preguntat quin era l'origen dels animals. A la pregunta, li ha donat diferents respostes que han evolucionat al llarg dels anys. Primerament, en moltes cultures es pensava que la vida l'havien forjat els déus. Després de la caiguda de l'Imperi Romà, dels segles al , es va creure que va ser fruit de la màgia i va sorgir espontàniament.
També hi ha hagut una hipòtesi anomenada panspèrmia còsmica, que es fonamenta en el fet que l'essència de la vida ronda per tot l'Univers i a la Terra ha estat possible gràcies a l'arribada d'aquestes «llavors de vida» o molècules bàsiques per a la vida podien haver arribat a la Terra de l'espai a través d'impactes astronòmics o pols còsmica. Aquesta hipòtesi fou defensada per Arrhenius, un dels pares de la química de l'edat moderna, però és una de les primeres que deixà de banda la relació entre l'origen de la vida i els déus o la màgia que alguns pobles li atribueixen. Aquesta hipòtesi va ser ideada pel filòsof grec Anaxàgores, que va viure entre els anys 500 aC i 428 aC. miniatura|307x307px|Les etapes de l'origen de la vida van des de la Terra habitable i la síntesi abiòtica de molècules simples, fins a les més desconegudes, com la derivació de l'últim avantpassat comú universal (LUCA) amb les seves complexes funcionalitats moleculars. Les hipòtesis científiques més destacades són: Panspèrmia: la vida es va originar a l'espai. L'abiogènesi o síntesi abiòtica: la vida prové de molècules orgàniques a partir de molècules no vives. L'abiogènesi és el procés natural pel qual la vida sorgeix de matèria inanimada, com poden ser compostos orgànics simples. La hipòtesi predominant és que la transició d'entitats inanimades a éssers vius al planeta Terra no es produí de cop i volta, ans fou un procés cada vegada més complex, amb fites com ara la formació d'un planeta habitable, la síntesi prebiòtica de molècules orgàniques, la replicació, l'autoassemblatge i l'autocatàlisi d'aquestes molècules i l'emergència de membranes cel·lulars. Si bé la transició de matèria inanimada a formes de vida no ha estat observada experimentalment, hi ha una multitud de propostes per explicar-ne les diverses etapes.
L'estudi de l'abiogènesi té com a objectiu determinar com les reaccions químiques prèvies a la vida van donar lloc a una vida en condicions sorprenentment diferents de les actuals a la Terra. Utilitza principalment eines de la biologia i la química, amb enfocaments més recents que intenten una síntesi de moltes ciències. La vida funciona a través de la química del carboni i l'aigua, i es basa principalment en quatre famílies clau de substàncies químiques: lípids per a les membranes cel·lulars, hidrats de carboni com ara sucres, aminoàcids per al metabolisme de proteïnes i ADN i ARN d'àcids nucleics per als mecanismes de l'herència. Els investigadors generalment pensen que la vida actual descendeix d'un món d'ARN, tot i que altres molècules que s'autorepliquen poden haver precedit l'ARN.
A partir d'un últim avantpassat comú universal (LUCA), presumiblement un organisme unicel·lular que va viure fa uns 4.000 milions d'anys, ja tenia centenars de gens codificats en el codi genètic de l'ADN que avui és universal. Això al seu torn implica un conjunt de maquinària cel·lular que inclou ARN missatger, ARN de transferència i ribosomes per traduir el codi en proteïnes. Aquestes proteïnes incloïen enzims per fer funcionar la seva respiració anaeròbica mitjançant la ruta de Wood-Ljungdahl, i una Polimerasa d'ADN per replicar el seu material genètic.
El repte dels investigadors de l'abiogènesi consisteix en explicar com un sistema tan complex i estretament interconnectat podria desenvolupar-se per passos evolutius, ja que a primera vista totes les seves parts són d'una complexitat irreduible per permetre que funcioni. Per exemple, una cèl·lula, ja sigui la LUCA o en un organisme modern, copia el seu ADN amb l'enzim ADN polimerasa, que al seu torn es produeix mitjançant la traducció del gen de l'ADN polimerasa a l'ADN. Ni l'enzim ni l'ADN es poden produir sense l'altre. El procés evolutiu podria haver implicat l'autoreplicació molecular, l'autoensamblatge com ara les membranes cel·lulars i l'autocatàlisi.
Història Després que Louis Pasteur refutés gairebé de manera incontestable la teoria de la generació espontània, seguint els passos deixats per Spallanzani i d'altres que el precediren, es va plantejar la necessitat de resoldre l'origen de la vida des d'un punt de vista no espontani. Així doncs, la vida s'hauria d'haver generat en un ambient primigeni en què determinades condicions ambientals, físiques i químiques principalment, poguessin generar éssers vius a partir de la matèria inerta.
El rus Alexander Oparin va ser un dels pioners en aquest camp. L'any 1924 va publicar un opuscle en rus, Proiskhozhdenie zhizni, en el qual exposava les seves idees sobre com la vida s'hauria pogut autoensamblar a partir de molècules inorgàniques senzilles. Les seves idees van començar a popularitzar-se a occident després de la primera edició del seu llibre The Origin of life, en anglès, l'any 1938, dos anys després de la primera edició en rus. Oparin integrà coneixements de l'època sobre biologia, paleontologia, química, geologia i astronomia en un intent per a explicar l'origen de la vida des d'un punt de vista no espontani. Postulà que la vida s'havia generat per partícules col·loïdals proteíniques que es varen anar agregant formant el que va anomenar coacervats. Això succeí en un brou primitiu. Després de la formació del planeta Terra, aquest es va anar refredant progressivament fins fa uns 5.000 milions d'anys en què la temperatura de la Terra va permetre l'aparició de grans masses d'aigua líquida a la superfície. Oparin suposava que aquesta aigua era rica en substàncies orgàniques.
El físic alemany Erwin Schrödinger (en l'obra Què és la vida? L'aspecte físic de la vida) aportà a la teoria del brou primitiu la idea que els éssers vius havien de seguir les lleis ja establertes per la ciència i que probablement n'hauríem de descobrir de noves. Eliminà l'aspecte més esotèric de la creació de la vida a la Terra reafirmant el materialisme biològic.