초기 지구 조건

약 40억 년 전, 화산 폭발로 질소, 이산화탄소, 메탄, 암모니아, 그리고 수소가 원시 대기로 방출되는 동안, 바다는 지구상에서 응축되기 시작했습니다. 하지만, 생명체의 특성을 가진 유기체는 처음에는 지구상에 존재하지 않았습니다. 과학자들은 어떻게 생물이 자라고, 번식하고, 내부 환경을 유지할 수 있는지 알아내기 위해 실험했습니다.

1920년대에, 과학자 오파린(Oparin)과 홀데인(Haldane)은 초기 지구에서 간단한 생물학적 화합물이 형성되었을 수 있다는 생각을 제안했습니다. 30여 년 후, 시카고 대학의 스탠리 밀러(Stanley Miller)와 해럴드 유리(Harold Urey)는 초기 지구의 대기와 바다 상태를 실험 기구에 형성한 모의실험을 통해 이 가설을 시험했습니다. 밀러-유리 실험은 전기를 에너지원으로 사용하여 아미노산과 다른 유기 분자를 생성했고, 초기 지구의 환경이 생물학적 분자의 형성에 도움이 된다는 것을 보여주었습니다. 더 최근의 실험 역시 유사한 결과를 보였고, 아미노산이 화산활동이나 해양의 열수공 근처에서 형성되었을 수도 있음을 시사합니다.

아미노산과 작은 유기 분자는 더 복잡한 고분자(macromolecule)를 형성하기 위해 스스로 조립될 수 있습니다. 예를 들어 아미노산이나 뉴클레오타이드(nucleotide)를 뜨거운 모래에 떨어뜨리면 각각 중합체(polymer), 단백질, 핵산(nucleic acid)을 형성할 수 있습니다. 지질(lipid)은 고분자의 한 부류로, 분리된 내부 환경을 제공하는 소포(vesicle)를 형성했을지도 모릅니다. 내부를 외부와 분리하는 이 능력은 생물의 중요한 특징 중 하나입니다. 생물의 또 다른 특징은 유전 물질의 소유입니다. RNA는 아마도 첫 번째 유전 정보였을 것입니다. 원세포(protocell)라고 불리는 특화된 소포들은 아마도 자신을 복제할 수 있는 RNA를 포함하고 있었을 것입니다. 이 간단한 원세포들이 성장하고 진화하여 세포로 구성된 지구 생물의 형성을 위한 발판을 마련했을 수 있습니다.