Το μεγαλύτερο μέρος της ερευνητικής δραστηριότητας των αστροβιολόγων αφορά την αναζήτηση «βιοϋπογραφών», δηλαδή μορίων ή συνδυασμών μορίων, που θα μπορούσαν να είναι ενδείξεις ύπαρξης ζωής. Ομως, επειδή δεν είναι βέβαιο ότι τυχόν εξωγήινη ζωή θα είναι χημικά παρόμοια με αυτή στη Γη, η αναζήτηση αποκλειστικά τέτοιων βιοϋπογραφών μπορεί να εμποδίσει να δούμε όντα που θα βρίσκονται μπροστά στα μάτια μας. Καθώς τις επόμενες δεκαετίες η NASA προγραμματίζει μη επανδρωμένες διαστημικές αποστολές σε δορυφόρους του Δία και του Κρόνου για αναζήτηση ενδείξεων ζωής σε αυτούς, αποφάσισε να χρηματοδοτήσει ένα ερευνητικό πρόγραμμα με το αρκτικόλεξο LAB.

Το LAB δεν θεωρεί ότι οι εξωγήινοι (μικροοργανισμοί ή μεγαλύτεροι οργανισμοί) θα έχουν συγκεκριμένη βιοχημεία και γι' αυτό δεν αναζητεί συγκεκριμένες βιοϋπογραφές, αλλά τα πιο θεμελιώδη χαρακτηριστικά της βιολογίας, όπως αυτό της πολυπλοκότητας (αλληλένδετα διατεταγμένα μόρια που είναι απίθανο να διατάχθηκαν από μόνα τους χωρίς κάποια βιολογική παρέμβαση) και της ανισορροπίας, όπως οι απρόσμενες συγκεντρώσεις μορίων σε άλλα ουράνια σώματα. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορεί να υποδεικνύουν μορφές ζωής που κανένας δεν έχει γνωρίσει ή φανταστεί. Αν αποδειχτεί η ύπαρξη τέτοιας εξωγήινης ζωής, τότε όχι μόνο η ύπαρξη της ανθρωπότητας δεν θα είναι τόσο μοναδική όσο φαντάζει με τα σημερινά δεδομένα, αλλά γενικότερα η ζωή με όλες τις μορφές που υπάρχει και εκδηλώνεται στη Γη δεν θα είναι μοναδική.

Μέρος της δυσκολίας στην αναζήτηση οποιουδήποτε είδους ζωής είναι ότι δεν υπάρχει επιστημονική συμφωνία στο πώς άρχισε η ζωή στη Γη, αλλά ούτε και τι ακριβώς είναι η ζωή. Ενας πολύ αφαιρετικός ορισμός, που πάνω - κάτω υιοθέτησε και η αμερικανική διαστημική υπηρεσία είναι: «Αυτοαναπαραγωγή με παραλλαγές». Αυτού του είδους οι αφαιρετικοί ορισμοί δεν απαιτούν κάποια συγκεκριμένη χημεία. Στη Γη, βεβαίως, η ζωή εδράζεται σήμερα στο DNA, το δεοξυριβοζονουκλεϊνικό οξύ, που απαρτίζεται από δύο ελικοειδώς συνεστραμμένες αλυσίδες, αποτελούμενες από εναλλασσόμενα ζεύγη σακχάρων (δεοξυριβόζη) και φωσφορικών ομάδων (ριζών). Συνδεδεμένη σε κάθε σάκχαρο είναι μια αζωτούχα πρωτεϊνική βάση (αδενίνη A, γουανίνη G, κυτοσίνη C και θυμίνη T). Οι βάσεις, μαζί με τα σάκχαρα και τα φωσφορικά σχηματίζουν τα νουκλεοτίδια. Το RNA είναι μια μορφή, που μοιάζει με μονή έλικα DNA και βοηθά στην αξιοποίηση των γενετικών οδηγιών που είναι αποθηκευμένες στο DNA για την κατασκευή πρωτεϊνών.

Τα γενετικά «γράμματα» A, G, C, T, που απαρτίζουν τον γενετικό κώδικα, συνενωμένα σε μια διάταξη σαν σκάλα, μεταφέρουν όλη την πληροφορία, που με την κατάλληλη υποστήριξη του προγόνου οργανισμού (θρεπτικές ουσίες, συνθήκες κ.τ.λ.) οδηγεί στον σχηματισμό απογόνων οργανισμών. Παρόμοιος είναι ο μηχανισμός αυτός από τις θαλάσσιες ανεμώνες και τους σκίουρους, ως τον άνθρωπο. Το DNA έχει την ικανότητα να αναπαράγεται, να δημιουργεί ακριβή (συνήθως) αντίγραφά του. Οταν αναμειχθούν τα DNA δύο ατόμων ενός είδους, σχηματίζεται ένας νέος οργανισμός, που μπορεί και ο ίδιος να αναπαραχθεί με τη σειρά του. Αν η βιολογία σε κάποιον άλλον πλανήτη ή δορυφόρο στηριζόταν σε αυτήν τη χημεία, τότε θα επρόκειτο για ζωή όπως την γνωρίζουμε.

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι όλες οι μορφές ζωής θα πρέπει να μπορούν να μεταδώσουν βιολογικές οδηγίες στους απογόνους τους. Τυχαίες τροποποιήσεις αυτών των οδηγιών επιτρέπουν στο είδος να εξελιχθεί. Αλλά εξωγήινες μορφές ζωής μπορεί να μην υλοποιούν αυτές τις πληροφορίες με τα ίδια χημικά όπως η ζωή στη Γη, ή με την ίδια μορφή. Για παράδειγμα, ήδη από τη δεκαετία του 1990 ερευνητές κατασκεύασαν σφαιρικά νουκλεϊνικά οξέα, που δεν έχουν δηλαδή τη μορφή σκάλας.

Η εξωγήινη ζωή θα μπορούσε να έχει γενετικό κώδικα που αποτελείται από διαφορετικές βάσεις. Ερευνητές το 2019 συνέθεσαν DNA που χρησιμοποιούσε τόσο τις 4 γνωστές βάσεις, όσο και 4 επιπλέον, τις P, Z, B και S. Αλλοι επιστήμονες παρασκεύασαν XNA, δηλαδή μια μορφή νουκλεϊνικού μορίου του οποίου η αλυσίδα απαρτίζεται από μόρια όπως του κυκλοεξανίου ή της γλυκόλης και όχι της δεοξυριβόζης. Θεωρητικοί έχουν φανταστεί ότι εξωγήινη ζωή θα μπορούσε να στηρίζεται όχι σε μόρια με βάση τον άνθρακα, αλλά το παρόμοιο χημικά στοιχείο πυρίτιο. Αν μπορούμε να παρασκευάσουμε στο εργαστήριο και να φανταστούμε τέτοια βιοχημική ποικιλομορφία, γιατί δεν θα μπορούσε η φύση να είναι πιο δημιουργική και ικανή;

Με βάση αυτούς τους προβληματισμούς, ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν λαθεμένη ακόμη και τη χρήση της λέξης βιολογία για την εξωγήινη ζωή. Κάποιοι θεωρούν καλύτερη την ονομασία αστροζωή ή την ορθογραφική παράφραση «ζοή». Σύμφωνα με αυτούς ζοή είναι κάθε σύστημα, που εκδηλώνει και τις τέσσερις διεργασίες της έμβιας κατάστασης. Δηλαδή, διαχέει ενέργεια (π.χ. με τη θρέψη και την πέψη), χρησιμοποιεί αυτοσυντηρούμενες χημικές αντιδράσεις για να φτιάχνει αντίγραφα του εαυτού του, διατηρεί τις εσωτερικές του συνθήκες καθώς αλλάζουν οι εξωτερικές (ομοιόσταση) και χρησιμοποιεί πληροφορίες για το περιβάλλον του, ώστε να επιβιώσει. Με αυτήν την έννοια, η ζωή είναι η παραλλαγή της ζοής, με την οποία είμαστε εξοικειωμένοι στη Γη.

Για την προέλευση της ζωής στη Γη, δηλαδή τον τρόπο που συσσωματώματα χημικών ουσιών σχημάτισαν τους πρώτους βιολογικούς σχηματισμούς (αβιογένεση), υπάρχουν δύο επιστημονικές υποθέσεις (εικασίες). Η μία θεωρεί ότι πρώτα σχηματίστηκαν μόρια RNA, που μπορούσαν χάρη στις χημικές τους ιδιότητες να αναπαραχθούν, αλλά και να λειτουργήσουν ως καταλύτες για άλλες χημικές αντιδράσεις. Στο πέρασμα του χρόνου, αυτές οι διεργασίες οδήγησαν σε μικροοργανισμούς, που η σύνθεση και η μορφή τους στηρίζονταν στον συγκεκριμένο γενετικό κώδικα. Η δεύτερη υπόθεση υποστηρίζει ότι μεταβολικού χαρακτήρα χημικές διεργασίες αυτοοργανώθηκαν κάποια στιγμή με έναν αυτοσυντηρούμενο τρόπο. Αυτές οι σύνθετες συγκεντρώσεις ουσιών και οι χημικές τους αντιδράσεις έγιναν σταδιακά πιο πολύπλοκες και τελικά οδήγησαν στην εμφάνιση του γενετικού κώδικα (ως RNA αρχικά). Υπάρχουν και επιστήμονες που θεωρούν ότι οι δύο εικασίες δεν είναι αλληλοαποκλειόμενες, αλλά κανείς δεν ξέρει τις λεπτομέρειες της αβιογένεσης, που συνέβη στη Γη. Αυτό δυσκολεύει και την εκτίμηση της πιθανότητας εμφάνισης ζωής σε έναν πλανήτη ή δορυφόρο με τις κατάλληλες συνθήκες.

Οι ερευνητές του LAB σκοπεύουν να ελέγξουν και μια άλλη διαφορά που υποπτεύονται ότι μπορεί να χωρίζει την έμβια από την άβια ύλη: Τα πράγματα που δεν είναι ζωντανά, τείνουν να είναι σε μια κατάσταση ισορροπίας με το περιβάλλον τους. Αντίθετα, καθετί ζωντανό θα χρησιμοποιήσει ενέργεια για να διατηρήσει μια διαφορετική κατάσταση από το περιβάλλον του. Επιπλέον, κατά τους ίδιους, σημασία έχει και η έννοια της χημικής κλασματοποίησης, δηλαδή της χρήσης (από τους ζωντανούς οργανισμούς) κατά προτίμηση ορισμένων χημικών στοιχείων και ισοτόπων, αδιαφορώντας για τα υπόλοιπα. Τρίτο χαρακτηριστικό η ύπαρξη μιας μαθηματικής σχέσης, που τουλάχιστον στους γήινους οργανισμούς δείχνει πως υπάρχουν πολύ περισσότεροι μικροσκοπικοί οργανισμοί, με μικρή σχετικά διαφοροποίηση από το περιβάλλον τους και συγκριτικά λίγοι μεγαλύτεροι, που διαφέρουν πολύ από το περιβάλλον. Στοιχεία από κάποιον άλλο πλανήτη, που θα έδειχναν τέτοιου είδους κατάταξη κάποιων σχηματισμών, θα ενίσχυαν το ενδεχόμενο να αποτελούν ενδείξεις ζωής.

Τέλος, σύμφωνα με τη λεγόμενη θεωρία συναρμολόγησης, η πολυπλοκότητα των μορίων μπορεί να ποσοτικοποιηθεί με βάση τον «μοριακό αριθμό συναρμολόγησης», δηλαδή έναν ακέραιο αριθμό που δείχνει πόσα συστατικά στοιχεία χρειάζεται να συνενωθούν και σε ποια ποσότητα. Σε δοκιμές με αυτήν τη μέθοδο οι επιστήμονες μπόρεσαν μόνο με στοιχεία φασματομετρίας μάζας, από τα οποία υπολόγισαν τον μοριακό αριθμό συναρμολόγησης των μορίων, να εντοπίσουν ποια από τα εξεταζόμενα δείγματα ήταν βιολογικής προέλευσης και ποια άβιων διεργασιών.