Научные концепции опираются на материальное происхождение жизни естественным путем на основе общих законов природы. В 1924 г. была опубликована книга русского биохимика А.И. Опарина (1894-1980) «Происхождение жизни», в которой рассматривается процесс длительной эволюции от неживых к живым системам. Предположение Опарина и американского физика и химика Г.К. Юри (1893-1981) о том, что первичная атмосфера Земли имела восстановительные свойства и на определенном этапе своего развития должна была содержать пары воды (Н2О), молекулярного водорода (Н2), аммиака (NH3), метана (СН4) и циана (CN), послужило исходной точкой для прогнозирования появления органических соединений.
Синтез органических соединений из неорганических в восстановительной среде был доказан в середине ХХ века. Аминокислоты образуются в восстановительной газообразной среде при электрических разрядах (1953г.). В этой среде под действием нагревания, ультрафиолетового излучения и других источников энергии происходит образование таких сложных органических веществ, как пурины, пиримидины, моносахариды (1960г.), белковоподобные вещества (1969г.), аденозинтрифосфорная кислота (1970г.), полипептиды. Вопрос о химической эволюции на Земле как первом этапе возникновения живых систем из сложных органических веществ считается доказанным. Появление сложных органических веществ обеспечило переход к следующему этапу–биологической эволюции.
С момента образования Земли, возраст которой оценивается в 4,6 миллиарда лет, атмосфера Земли постепенно менялась. Появились водоемы, в которых органические вещества участвовали в разнообразных химических превращениях. Энергия солнечного излучения вызывала синтез и распад сложных органических молекул. Образовывались такие молекулы, которые обладали способностью к совместному сосуществованию в каплях–коацерватах (лат. coacervatio-собирание в кучу, накопление). Коацервация возможна даже в тех случаях, когда концентрация органических полимерных веществ в воде очень мала. Появление органических капель-коацерватов- послужило толчком к эволюционному совершенствованию процессов обмена веществ и возникновению простейших клеток. Метаболические процессы, проходившие в первичных живых системах, сопровождались изменением состава атмосферы. Выделение кислорода в процессе фотосинтеза в одноклеточных организмах приводило к появлению и накоплению его в атмосфере:
6 Н2О + 6 СО2 ® С6Н12О6 + 6 О2
Восстановительная атмосфера превратилась в окислительную, содержащую кислород (О2) и азот (N2).
Период возникновения жизни завершился, и условия, которые способствовали этому примерно 3-4 миллиарда лет тому назад, перестали существовать. Наступил эволюционный этап развития живых систем в условиях окислительной среды. Чередование этапов эволюции и скачков качественного перехода к новому состоянию живых систем привел к той биосфере, которая существует в настоящее время.