化学进化论，即主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源。认为在原始地球的条件下，无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到最后出现原始的生命体。

化学进化的基本过程：地球内的温度很高，火山活动频繁，从火山喷出的许多气体构成了原始大气。一般认为原始大气包括CH4、NH3、H2、HCN，H2S、CO、CO2和水蒸汽等，是无游离氧的还原性大气。

其主要根据是：

（1）射电望远镜无线电波谱分析表明，离太阳较远、变化较小的行星如木星、土星等的大气，都是由H2、He、CH4、NH3等组成的还原性大气；

（2）远古沉积岩所含的铁是氧化程度较低的磁铁矿(Fe3O4)，而以后生成的“红层”所含的铁则是氧化程度较高的赤铁矿(Fe2O3)，这反映了原始大气从还原性向氧化性的过渡，是在蓝藻和植物出现后，通过长期的光合作用，逐步形成地球的氧化性大气。

由于原始大气中无游离氧亦未形成臭氧层以阻挡、吸收太阳辐射的大部分紫外线，所以紫外线能全部射到地球表面，成为合成有机物的能源。此外，天空放电、火山爆发所放出的能、地球深处的放射线和宇宙空间的宇宙线以及陨星穿过大气层时所引起的冲击波等，也都有助于有机物的合成。在上述各种能源中雷鸣闪电似乎更重要，因为它所提供的能量较大，又在靠近海洋表面处释放，那里合成的产物很容易溶于水中。

生物小分子的合成，如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等的合成。

1952年美国芝加哥大学研究生S.L.米勒，在其导师H.C.尤里指导下，进行了模拟原始大气中雷鸣闪电的实验，共得到了20种有机化合物，其中11种氨基酸中有4种（甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白质所含有的。

以后其他学者又进行了大量的模拟实验，或改用紫外线、β射线、高温、强的阳光等作能源，或改换了还原性混合气体的个别成分（如以H2S代替H2O、以HCN代替CH4和H2、或增加CO2、CO等），结果都能产生氨基酸；而用氧化性混合气体代替还原性混合气体进行实验，则不能生成氨基酸。组成天然蛋白质的20种氨基酸，除了精氨酸、赖氨酸和组氨酸以外，其余的都可用模拟实验的方法产生。

组成核酸的生物小分子多数亦能通过模拟实验形成；如有人用紫外线或g射线照射稀释的甲醛(HCHO)溶液获得了核糖和脱氧核糖；用紫外线照射HCN获得了腺嘌呤和鸟嘌呤；用丙炔腈(N≡C-C≡CH)、KCN和H2O在100℃下加热一天得到了胞嘧啶；将NH3、CH4、H2O和苹果酸与聚磷酸加热至100～140℃获得尿嘧啶；将腺嘌呤及核糖的稀溶掖与磷酸或乙基偏磷酸盐（ethylmetaphosphate）放在一起，用紫外线照射，可生成腺苷；将腺苷、乙基偏磷酸盐封入石英玻璃管中用紫外线照射，可产生出腺苷酸（AMP）等。此外脂肪酸也可通过用高能电子照射碳氢化合物和二氧化碳而获得。

大量的研究模拟了几种基本的高能环境—放电、紫外线照射（其它高能辐射）和热能，并成功生成了最重要的生命构建（低分子）有机化合物—氨基酸、单糖、低分子碳氢化合物、嘌呤、嘧啶、卟啉等。人们认为，在早期的地球，可能存在过这样的环境（全部或一些）。

在这些实验中，人们是从一些最简单的有机化合物开始的，譬如，在氨基酸合成中，常常是CH4、NH3、H2O及CO等，在单糖的合成中常用甲醛、乙醛或甘油醛，在嘌呤合成中常用氰化氢、氨和水，等等。这些无机化合物被认为是地球诞生之初原始大气中的主要组分，因此，这表明现今如此复杂的生命世界也不过只是起源自为数不多的一些无机化合物而已。近年的太空生物学证据也与这些生命化学起源的实验证据相一致。

从化学结构来看，天然蛋白质是由α-L-氨基酸脱水缩合而成的，多糖是由糖脱水缩合而成的，核酸是由嘌呤或嘧啶类、糖（D-核糖或2脱氧—D—核糖）以及磷酸脱水凝缩而成的，这样看来，蛋白质、核酸、多糖，在形式上都是由其组成成分经脱水缩合而成的。因而可通过加热使这些高分子聚合，或利用相当于原始地球性的脱水缩合剂，前者常常是在近于无水的状态下进行，后者则可在水溶液中进行（原田1978）。可促进氨基酸聚合的催化剂（聚磷酸）其实也是高能的产物，在实验条件下，聚磷酸可通过将磷酸加热到200-350℃而生成。

在原始地球上存在着各种能源（如热能、太阳射线、放电、辐射线、宇宙射线等），它们既能生成有机物，也能分解有机物，但为了产生生命，有机物的积累可能是必要的，因此，原始地球上肯定存在过这样的适宜条件：在伴随能和物质的流动而相继发生的化学反应中，生成的有机物的积累超过其分解（原田1978）。其实，从总的趋势来看，自从生命在地球上诞生之后，有机物质的积累似乎从未停息过。

从现存生物的蛋白质氨基酸的平均组成来看，含量依次为：谷氨酸＞甘氨酸＞天冬氨酸＞丙氨酸。在实验条件下，将所有氨基酸按等克分子混合并加热，生成的氨基酸聚合物（类蛋白）与天然蛋白质的氨基酸组成相近，表明氨基酸可被吸收到聚合物中去的比例有所不同。无论是通过氨基酰腺苷酸混合物的聚合、还是氨基酸的热聚缩合所获得的氨基酸的吸收类型，都与天然蛋白质的组成类似，这大概可以认为不是偶然，如果在原始地球上有ATP和氨基酸同时存在的话，生成氨基酰腺苷酸将是可能的（原田1978）。

可以推想原始地球上产生的类蛋白中也较多地含有这类氨基酸，事实上，通过前生化学生成的氨基酸（放电、热能、氰化氢）是以赖氨酸、丙氨酸和天冬氨酸所占的比率为高。类蛋白物质可能是原始地球上产生的原始蛋白质（原田1978）。

此外，类蛋白物质的N末端及C末端的氨基酸组成同整个类蛋白氨基酸组成也有明显差异，表明类蛋白的氨基酸连接并不是完全随机的，因此，原田（1978）推测，没有核酸密码时，在类蛋白物质中的氨基酸的结合次序上所表现出来的某种秩序，也许能够成为蛋白质进化的出发点，在这一阶段，大概是由于各个氨基酸以及由它们所形成的肽链的形态，特别是肽链的立体化学因子，支配着氨基酸残基的排列。

化学进化显然不限于原始地球，在宇宙和其他天体上也会发生。星际分子和陨石中有机物的发现证实了这一点。据L.E.斯奈德报道，到1978年为止己发现星际分子37种，其中80%是有机化合物。星际分子中有大量的甲醛和氰化氢，与米勒放电实验中最初的中间产物相同，当它们与氨反应再经水解就能生成氨基酸。

1969年9月坠落在澳大利亚东南部默奇森镇的陨石，经分析发现含有多种氨基酸，其种类与含量同米勒放电实验生成的相当一致。这就表明，原始大气由无机物生成生物小分子不但是可能的，而且这种过程在宇宙间仍在发生。

陨石有机组分的分析告诉我们，无生命的合成反应可以产生大量具有显著复杂性的有机物，包括与地球生物分子完全对应的组分，也就是说，地球外无生命的合成体系可以产生生物分子。

陨石几乎备齐了原始生命及光合作用起源用的一些核心的有机化合物构件，如各种各样的氨基酸的存在使多肽链的出现顺理成章，腺嘌呤和类糖物质说不定就是生物能量的货币物质—ATP以及核苷酸前体形成的基础，再加上烟酸的存在，另一个重要的还原力—NADPH（或NADH）的出现似乎有了可能，从芳香环的存在加上核苷酸，另一个重要的电子传递体—FAD的出现似乎不会困难。从成簇的芳香环化合物的存在似乎看到了出现卟啉结构的希望，加上长脂肪烃的存在，似乎看到了叶绿素这样的感光物质的出现也已万事俱备。

此外，碳同化（卡尔文循环）、糖酵解、三羧酸循环等关键代谢过程中的一些小分子有机化合物（如丙酮酸、琥珀酸、甘油酸、乳酸等）也已存在。能够在水中形成膜状囊泡的两亲物质的存在使这些有机物在水存在的条件下形成细胞膜这样的结构成为可能。可以这样说，宇宙的普适性的物理化学过程已经为光合作用的出现准备好了物质铺垫，只是在等待一个适宜阳光的沐浴和珍贵雨水的降临，而地球正好具备了这样一个得天独厚的条件。

论点一

“生命分子”容易制造。

早期地球上存在各种类型的能源，如火山、地热、阳光、特别是闪电和紫外线等。这些能源作用于原始大气，大气就出现生命。通过米勒等人的试验已经证明在模拟原始地球的条件下，可以制造出氨基酸、腺嘌呤（核苷酸的一种重要组成成分）。

论点二

地球的历史有45亿年

有足够的时间去进行各种化学反应。

论点三

海洋“原初汤”理论。

在缺氧状态下，海洋会将“生命分子”汇集起来，就象一个盛满营养汤的巨大的碗，“生命分子”不断结合、破裂，有的分子结合，凝结成大分子。大分子在黏土、沙石的作用下经过漫长的岁月，终于变成细胞，并且具有了生命的基本特征：DNA复制、新陈代谢。最后终于开始了达尔文描述的进化阶梯，生物繁衍，并将其特性遗传给后代。

材料虽有，但如何‘自动地’组装成细胞呢？

已有的实验研究已足可以说明，在地球诞生之后，构成生命的原材料应该是应有尽有。但是，生命在材料选择上还颇为挑剔，譬如，天然氨基酸有200-300种之多，而蛋白质几乎只有了20种，此外，作为信息载体的核酸只用了5种碱基来处理信息，等等。

从核苷酸的聚合实验中发现，在有模板（聚尿苷酸）存在的条件下，可显著提升聚合速度，这似乎也表明核苷酸的配对是一种内禀的化学属性。就像一些人工合成的肽类也具有微弱的催化能力（虽然与天然的蛋白质相比能力极低）一样。话说回来，这又有什么奇怪的呢？首先必须有这样的属性（本性），才可能会在进化之旅中不断地完善与发展，才有机会扬升出新的属性。

需要指出的是，即使人们能使氨基酸、单糖、核苷酸等发生聚合，并形成可观的长链化合物，但它们与生命大分子—蛋白质、多糖、核酸还是相差甚远（虽然人类已经能合成一些相当复杂的有机化合物了）。更不用说去构建人工的细胞去模拟这些生物大分子之间的相互作用了。正如法国哲学家德日进所说，“若我们观察得更细心时，就马上会看出，这块整体与重复而绞链在一起的一堆东西完全两样”（de Chardin 1955）。

无法相信，自然界在一个几近无限的地球表面（相对于一个小的细胞来说），花费了长达10亿年的时间才成功构建的细胞，人类可以在如此之短的时间内以及在几个小小的烧杯中就可以成功实现！大自然花费了近十亿年的时间精心编织出的秘密不会如此简单就荡然无存的！在这个所谓的“化学进化”之后，最大的问题就是了解大自然如何机缘地设计与创作生命了。其实生命起源最大的难点可归结于一点，即这些原材料是如何‘自动地’组装成一个细胞的。应该可以这样说，只要细胞的形成问题得以解决，生命起源的问题就能迎刃而解了。