地球在宇宙中形成以后，最初是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化过程，大气中的有机元素如氢、碳、氮、氧、硫、磷等，在自然能源如闪电、紫外线、宇宙线和火山活动的作用下，合成了有机分子如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等。这些有机分子进一步合成，变成了生物单体，包括氨基酸、糖、腺苷酸和核苷酸等。这些生物单体进一步聚合作用，变成了生物聚合物，如蛋白质、多糖、核酸等。这一过程称为化学演化。蛋白质的出现标志着最简单生命的诞生，大约在36亿年前。从此，地球上开始了生命的历程。
生命的特征包括：从环境中吸收所需物质，排除不需要的物质，这一过程称为新陈代谢；能够繁殖后代；具有遗传能力，能够将上一代的特性传递给下一代，这种现象称为变异。变异的特性如果能够适应环境而生存，就会一代代地传递下去，成为新个体固有的特征。生物体的不断变异和遗传，使得生物体由简单变复杂，构成了生物体的系统演化。
地球上最早的生命形态非常简单，一个细胞就是一个个体，它们没有细胞核，被称为原核生物。这些原核生物通过细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活，这种方式称为异养。由于当时缺乏氧气，这些原核生物属于厌氧生物。它们的形态最初是圆球形，后来发展成椭圆形、弧形、杆形、螺旋状和丝状等。从形态变化可以看出，生物体试图增加与外界的接触面积和体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都属于原核生物。蓝藻的出现加速了地球上氧气含量的增加，从20多亿年前开始，水中的氧气含量丰富，大气中的氧气含量也随之增加。细胞核的出现是生物演化过程中的重大事件，原核生物经过15亿多年的演变，核物质相对集中，外面包裹了一层膜，形成了核膜，将核物质与细胞质分开。有细胞核的生物称为真核生物，大约出现在20亿年前。性别的出现进一步促进了生物的优生，加速了生物向更复杂的方向发展。
关于生命起源的问题，科学家们提出了多种解释。根据科学推算，地球有大约46亿年的历史。早期的地球炽热，元素呈气体状态，那时是不可能有生命的。最初的生命是在地球温度降低后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。这个过程可以分为四个阶段：无机小分子物质生成有机小分子物质；有机小分子物质形成有机高分子物质；有机高分子物质组成多分子体系；多分子体系演变为原始生命。
科学家们已经通过实验证实了生命起源的化学过程的可能性。例如，米勒通过模拟原始地球条件，成功地生成了氨基酸。此外，还有学者制成了其他有机物，如嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、脂肪酸等。这些实验表明，在生命的起源中，从无机物合成有机物的化学过程是完全可能的。
尽管我们无法在实验室里验证多分子体系演变为原始生命的过程，但我们可以推测，经过长期的演变，特别是蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，最终形成了具有原始新陈代谢作用和繁殖能力的原始生命。这标志着生命起源的化学进化阶段结束，生物进化阶段开始。
蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质，没有它们就没有生命。1965年，中国科学家人工合成了结晶牛胰岛素，1981年又合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸。这些成果反映了中国在探索生命起源问题上的重大成就。
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