Stanley Miller, ein 23-jähriger Doktorand in Harold Ureys Labor in Chicago, führte Anfang 1953 ein heute ikonisches Experiment durch. Er füllte eine Glasapparatur mit Wasser (dem Urozean) und einem Gemisch aus Methan, Ammoniak und Wasserstoff (der damals vermuteten reduzierenden Atmosphäre), kochte das Wasser zu Dampf, schickte ihn durch das Gasgemisch und zündete elektrische Funken, um Blitze nachzuahmen. Nach einer Woche hatte sich das Wasser braun gefärbt, und die chemische Analyse offenbarte Aminosäuren — Bausteine der Proteine, aus anorganischen Vorläufern gebildet. Die Arbeit erschien im Mai 1953 in Science, drei Wochen nach Watson-Crick, und wurde als ein vergleichbar grundlegendes Ergebnis behandelt: dass sich die Moleküle des Lebens unter plausiblen Bedingungen der frühen Erde spontan erzeugen ließen, verwandelte die Abiogenese von einer metaphysischen Frage in ein empirisches Forschungsprogramm.
Das heutige Forschungsprogramm ordnet sich um verbundene Teilprobleme. Die präbiotische Synthese der Bausteine: Aminosäuren (Miller-Urey und Nachfolger), Nukleobasen (Adenin aus der HCN-Polymerisation, Joan Oró 1960), Zucker (die Formose-Reaktion). John Sutherlands Nature-Arbeit von 2009 zeigte, dass sich ein aktiviertes Ribonukleotid auf einem einzigen integrierten Weg aus einfachen Vorläufern unter plausiblen Bedingungen der frühen Erde synthetisieren lässt und dabei das langjährige Zuckerproblem umgeht. Die Polymerisation zu Biopolymeren — Peptide aus Aminosäuren, RNA aus aktivierten Nukleotiden; Nass-Trocken-Zyklen und Montmorillonit-Tonoberflächen wurden als Polymerisationsmilieus vorgeschlagen. Die zentrale Frage: Was kam zuerst, Stoffwechsel oder Replikation? Die Replikation-zuerst-Schule — Manfred Eigen, Jack Szostak, Gerald Joyce — hält ein selbstreplizierendes Ribozym (die RNA-Welt, von Walter Gilbert 1986 in Nature auf den Punkt gebracht, aufbauend auf Carl Woese, Francis Crick und Leslie Orgel) für den Gründungsschritt. Szostaks Harvard-Labor hat Protozellen gebaut — Fettsäurevesikel, die RNA einschließen —, die unter Laborbedingungen wachsen, sich teilen und darwinsche Selektion durchlaufen. Die Stoffwechsel-zuerst-Schule — Günter Wächtershäuser, Mike Russell, William Martin, Nick Lane — hält autokatalytische Stoffwechselnetze an alkalischen Hydrothermalquellen für älter als der genetische Apparat. Alkalische Quellen erzeugen natürliche Protonengradienten über dünne Mineralbarrieren hinweg, analog zu den chemiosmotischen Gradienten, die alles heutige Leben zum Antrieb der ATP-Synthese nutzt (brief 121). Jede Zelle auf der Erde nutzt die protonenmotorische Kraft, und das einzige naheliegende präbiotische Milieu, das solche Gradienten erzeugt, ist die alkalische Hydrothermalquelle. Der letzte gemeinsame Vorfahre aller Lebewesen (LUCA) wird über molekulare Uhren auf ~3,5–3,8 Milliarden Jahre datiert; die phylogenomische Rekonstruktion verortet LUCA in anaeroben Hydrothermalmilieus mit Wood-Ljungdahl-Kohlenstofffixierung und einem kleinen Genom von ~355 Genen.
Die Erforschung des Lebensursprungs befindet sich derzeit in einer fruchtbaren Phase. Das Astrobiologieprogramm der NASA finanziert einen Großteil des Feldes. Szostak leitet das produktivste Protozellen-Labor; Sutherlands Gruppe am MRC-LMB in Cambridge die führende Gruppe der systemchemischen präbiotischen Synthese; Lane und Martin die führende energetische Quellenschule. Der Ursprung des Lebens ist das zentrale Problem der Astrobiologie, denn die Frage nach dem Zeitverlauf (wie leicht, wie oft, unter welchen Bedingungen) entscheidet, ob Leben im Universum selten oder häufig ist. Mars 2020 sammelt Proben, die sich eines Tages daraufhin prüfen ließen, ob auf dem Mars je Leben entstand. Die Fahnen von Enceladus enthalten molekularen Wasserstoff, organische Moleküle und Hinweise auf hydrothermale Aktivität — Dragonfly (Titan, Start 2028) und Europa Clipper (Start 2024) sind die Nachfolger des kommenden Jahrzehnts. Die JWST-Spektroskopie der Atmosphären von Exoplaneten auf Biosignaturen ist das Pendant über kosmische Zeiträume. Craig Venters Zelle mit minimalem Genom (JCVI-syn3.0, 2016, 473 Gene) ist der kleinste bekannte selbstreplizierende Organismus.