زندگی به اشکال مختلف در سراسر کرۀ زمین جاریست و پیدایش حیات قدیمی‌ترین رویداد زیستی محسوب می‌شود؛ آنقدر قدیمی که هیچ مدرک روشنی از آن، جز وجود خود حیات، باقی نمانده است.
به همین دلیل پرسش‌های بسیاری درباره حیات مطرح است و یکی از وسوسه برانگیزترین آنها این است که پدیدۀ جادویی ایجاد زندگی از عناصر غیرزنده، چند بار روی کرۀ زمین روی داده است.
دیگر اینکه آیا همه زندگی‌ها روی کره زمین فقط یک بار مسیر تکامل را طی کرده‌اند یا اینکه موجودات زندۀ مختلف از رویدادهای مختلف و جداگانه‌ای حاصل شده‌اند.
تلاش برای یافتن پاسخی برای پرسش پیدایش حیات، از آن رو اهمیت دارد که می‌تواند احتمال یافتن حیات در سیارات دیگر را نیز افزایش دهد.
«منشأ حیات» یک سؤال اساسی در زیست‌شناسی مدرن است و احتمالاً سخت‌ترین سؤال برای مطالعه؛ چراکه حیات چهار میلیارد سال پیش شکل گرفته و در ابتدا نیز در سطح مولکولی روی داده است؛ به این ترتیب شواهد فسیلی کمی از آن باقی مانده است.
اگرچه درباره منشاء حیات نظریات مختلفی بیان شده، اما اکنون اجماع علمی بر این است که حیات از مولکول‌هایی غیرزنده و در یک فرآیند طبیعی به نام «بی‌جان‌زایی» (abiogenesis) پدید آمده است؛ آنهم به احتمال زیاد در تاریکی دریچه‌های هیدروترمال در اعماق دریا.
«بی‌جان‌زایی» چیست؟
دانشمندان مراحل متوالی مختلفی را برای تحقق «بی‌جان‌زایی» مطرح کرده‌اند:
مرحله اول، تشکیل ترکیبات اولیه از عناصر سازندۀ حیات است. ما می‌دانیم که کره زمین، غنی از مواد شیمیایی متعددی مانند اسیدهای آمینه و نوعی مولکول به نام نوکلئوتیدها یا قندها است که عناصر سازندۀ حیات محسوب می‌شوند. تجربه‌های آزمایشگاهی مانند آزمایش میلر-یوری نیز نشان دادند که چگونه این ترکیبات می‌توانند بطور طبیعی و تحت شرایطی مشابه دوره‌های آغازین شکل‌گیری زمین، تشکیل شوند و برخی از این ترکیبات نیز احتمالا با شهاب‌سنگ‌ها به زمین آمده‌اند.
در مرحله بعد، این مولکول‌های ساده با هم ترکیب شدند و مولکول‌های پیچیده‌تری مانند چربی‌ها، پروتئین‌ها یا اسیدهای نوکلئیک را تشکیل دادند.
نکته مهم این است که اسیدهای نوکلئیک (مانند دئوکسی‌ریبونوکلئیک اسید یا همان DNA و اسید ریبونوکلئیک یا RNA) می‌توانند اطلاعات مورد نیاز برای ساخت مولکول‌های دیگر را ذخیره کنند. تحقیقات نشان داده که اگرچه DNA پایدارتر از RNA است، اما در مقابل RNA این توانایی را دارد که بخشی از واکنش‌های شیمیایی باشد که در آن یک ترکیب از خود کپی یا «خود همانندسازی» می‌کند.
سپس مرحلۀ کلیدی دیگری یعنی «انتخاب طبیعی» آغاز می‌شود. به عبارت دیگر هنگامی که یک سیستم اطلاعاتی بتواند از خود کپی بسازد، انتخاب طبیعی شروع به کار می‌کند. در این مرحله نسخه‌های جدیدی از این مولکول‌ها ساخته می‌شوند که حتی ممکن است دارای خطا یا جهش باشند و برخی از این جهش‌های جدید نیز توانایی تکرار را بهبود می‌بخشند.
به این ترتیب با گذشت زمان، نسخه‌های بیشتری از ملکول‌های جهش‌یافته‌ها نسبت به مولکول‌های دیگر بوجود خواهند آمد و با تکرار این جهش ها نیز به فراوانی آنها بطور قابل توجهی افزوده می‌شود.
این مولکول‌ها احتمالاً در نهایت یک مرز لیپیدی (چربی) ایجاد کرده‌اند که محیط داخلی ارگانیسم را از بیرون جدا می‌کند و «پروتوسل‌ها» را تشکیل می‌دهد. این «پروتوسل‌ها» می توانند مولکول‌های مورد نیاز برای واکنش‌های بیوشیمیایی را بهتر متمرکز و سازماندهی کرده و درنهایت متابولیسمی کارآمد ایجاد کنند.
آیا پیدایش حیات همچنان تکرار می‌شود؟
پس از درک چگونگی شکل‌گیری اولین حیات از عناصر غیرزنده، این پرسش مطرح می‌شود که آیا ممکن است پدیدۀ «بی‌جان‌زایی» بیش از یک بار اتفاق افتاده باشد و زمین چندین بار مولکول‌های خود-تکثیر شونده را آفریده باشد؟
گمان دانشمندان بر این است که برای هزاران یا میلیون‌ها سال، زندگی اولیه فقط شامل دسته‌ای از مولکول‌های RNA خودتکثیر شوندۀ مختلف با منشاء مستقل بوده است؛ البته این چیزی است که به علت ماهیت بسیار قدیمی پدیده و میکروسکوپی بودن آن، احتمالا هرگز نمی‌توانیم درستی آن را تایید کنیم.
دانشمندان همچنین در بسیاری از تجربه‌های آزمایشگاهی موفق شده‌اند مراحل مختلف «بی‌جان‌زایی» را بازتولید و ثابت کنند که می‌توان بیش از یک بار این پدیده را انجام داد؛ با این وجود در این باره که آیا واقعا در گذشتۀ زمین هم چنین چیزی اتفاق افتاده تردید دارند.
پرسش دیگری که ممکن است مطرح شود این است که: آیا همین الان که مشغول خواندن این مطلب هستیم نیز حیات‌های جدیدی به شیوۀ «بی‌جان‌زایی» در حال شکل‌گیری است؟
دانشمندان چنین چیزی را بسیار بعید می‌دانند؛ زیرا شرایط فیزیکی و شیمیایی زمین اولیه بسیار متفاوت از وضعیت کنونی کره زمین بوده است و اگر اکنون در جایی از این سیاره، شرایط ایده آلی برای ظهور مولکول‌های خودتکثیر شونده جدید وجود داشته باشد نیز آنها بسرعت توسط حیات موجود از بین می‌روند.
یافته‌های دانشمندان حاکی از آن است که همه موجودات زنده، از «آخرین جد مشترک جهانی همۀ گونه‌های حیات روی زمین» که به آن «لوکا» می‌گویند، منشاء می‌گیرند.
به عبارت دیگر «LUCA» موجود زنده‌ای بوده که همه موجودات کره زمین را به وجود آورده است و اگر در دوران اولیه زمین اجداد دیگری نیز وجود داشته‌اند، هیچ نسلی از خود به جا نگذاشته‌اند.
شواهد کلیدی وجود «لوکا» را تأیید می‌کنند؛ بویژه آنکه همۀ موجودات زنده روی کره زمین دارای کد ژنتیکی یکسانی هستند یعنی در همۀ آنها بین نوکلئوتیدهای موجود در DNA موسوم به A، T، C و G و اسید آمینه‌های موجود در پروتئین‌ها همواره یک مطابقتی وجود دارد. به عنوان مثال، توالی سه نوکلئوتید ATG همیشه با اسید آمینه متیونین مطابقت دارد.
مسیرهای بیوشیمیایی مانند مسیرهایی که برای متابولیسم غذا استفاده می‌شوند نیز وجود «لوکا» را تایید می‌کنند؛ همچنین صدها ژن یکسان در موجودات زنده متفاوت وجود دارد که تنها با به ارث بردن از «لوکا» قابل توضیح هستند.
از مسیر تجزیه و تحلیل «درخت زندگی» و آناتومی‌ها و توالی‌های ژنتیکی نیز می‌توان به ارتباط میان ارگانیسم‌های موجود در کره زمین پی برد و به یک جد مشترک رسید.
نظریه تکامل داروین نیز مهر تایید دیگری بر این نظریه است که ثابت می‌کند موجودات کنونی زمین، حاصل زنجیرۀ بی‌وقفه ای از رویدادهای تولید مثلی هستند که ریشۀ آن به میلیاردها سال قبل برمی‌گردد.
به همین دلیل به نظر می‌رسد به همان اندازه که فکر کردن به احتمال خلق حیات به شیوه‌ای متفاوت در سیاره ما یا جایی دیگر هیجان‌انگیز است، دانستن این موضوع که ما با تمام موجودات زنده در این سیاره ارتباط داریم نیز احتمالا هیجان‌انگیزتر خواهد بود.