Κάθε ζωντανό κύτταρο, ακόμα και το απλούστερο βακτήριο, είναι γεμάτο με μοριακές συσκευές, που θα ζήλευε κάθε νανοτεχνολόγος. Καθώς κινούνται ακατάπαυστα μέσα στο κύτταρο, αυτές οι «μηχανές» κόβουν, συγκολλούν και αντιγράφουν γενετικά μόρια, μεταφέρουν θρεπτικές ουσίες ή τις μετατρέπουν σε ενέργεια, οικοδομούν και επισκευάζουν κυτταρικές μεμβράνες, μεταδίδουν μηχανικά, χημικά και ηλεκτρικά μηνύματα κ.ο.κ. Με μια πρώτη ματιά είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς είναι δυνατόν οι κυτταρικές μηχανές, που είναι κυρίως ένζυμα (καταλύτες βασισμένοι σε πρωτεΐνες) να σχηματιστούν αυθόρμητα κατά την εμφάνιση της ζωής πριν από 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Κι αυτό παρότι ήδη από τη δεκαετία του 1950 είχε αποδειχτεί με τα πρωτοποριακά πειράματα των Σ. Μίλλερ και Χ. Ούρεϊ ότι τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών, τα αμινοξέα, προκύπτουν εύκολα από την ανόργανη ύλη σε συνθήκες όπως αυτές που επικρατούσαν στον πλανήτη μας μετά το σχηματισμό και την ψύξη του στερεού φλοιού.

Η κατασκευή πρωτεϊνών από ένα κύτταρο περιλαμβάνει σύνθετα ένζυμα, που διαχωρίζουν τη διπλή έλικα του DNA για να εξάγουν την πληροφορία που περιέχουν τα γονίδια και να την αποτυπώσουν στο τελικό προϊόν (την πρωτεΐνη). Ετσι η εξήγηση της προέλευσης της ζωής εμπεριέχει μια σοβαρή παραδοξότητα: χρειάζονται πρωτεΐνες (τα ένζυμα) - μαζί και η πληροφορία που είναι αποθηκευμένη στο DNA - για να κατασκευαστούν πρωτεΐνες. Ομως το παράδοξο εξαφανίζεται αν οι πρώτοι οργανισμοί που εμφανίστηκαν δεν απαιτούσαν καθόλου τις πρωτεΐνες.

Πρόσφατα πειράματα δείχνουν ότι γενετικά μόρια σαν το DNA ή τον κοντινό συγγενή του το RNA μπορούν να σχηματιστούν αυθόρμητα. Επειδή αυτά τα μόρια μπορούν να διπλωθούν σε διάφορα σχέδια και να λειτουργήσουν ως στοιχειώδεις καταλύτες, είναι δυνατόν να κατάφεραν να αντιγράφουν τον εαυτό τους - να αναπαράγονται - χωρίς την ανάγκη πρωτεϊνών. Οι πρώιμες μορφές ζωής μπορεί να ήταν απλές μεμβράνες από λιπαρά οξέα - δομές που επίσης σχηματίζονται αυθόρμητα στη φύση - οι οποίες εγκλώβισαν νερό και μερικά αυτοαντιγραφόμενα μόρια. Το RNA μπορούσε να κωδικοποιεί τα χαρακτηριστικά που κάθε γενιά κληρονομούσε στην επόμενη, όπως το DNA κάνει σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς που υπάρχουν σήμερα. Τυχαίες ευεργετικές μεταλλάξεις κατά τη διαδικασία της αντιγραφής ήταν δυνατόν να προωθούν τη διαδικασία της εξέλιξης, επιτρέποντας σε αυτά τα πρώιμα κύτταρα να προσαρμοστούν στο περιβάλλον τους και να ανταγωνιστούν το ένα το άλλο, οδηγώντας τελικά στις σημερινές μορφές ζωής.

Η ακριβής φύση των πρώτων βιολογικών οργανισμών και οι ακριβείς συνθήκες εμφάνισης της ζωής ίσως θα μείνουν για πάντα άγνωστες στην επιστήμη, καθώς δεν έχουν αποτυπωθεί σε κανένα απολίθωμα. Η έρευνα μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε τις πολλές διαφορετικές οδούς από τις οποίες είναι δυνατόν να προέκυψε η ζωή στη Γη. Αν κάποτε γίνει εφικτή η κατασκευή ενός τεχνητού οργανισμού που να μπορεί να αναπαράγεται και να εξελίσσεται, θα μας δώσει σημαντικές πληροφορίες για το πώς μπορεί να αρχίσει η ζωή σε ένα πλανήτη και άρα πόσο συχνό φαινόμενο πρέπει να είναι στο σύμπαν.