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Die Biogenese beschreibt die Entstehung von Lebewesen aus bereits existierenden Lebensformen, während die chemische Evolution die Entstehung der ersten **Protobionten** aus anorganischen Stoffen erklärt.
In der Biologie unterscheidet man grundlegend zwischen der Biogenese und der Abiogenese. Während die Biogenese besagt, dass Leben nur aus Leben entstehen kann (Omne vivum ex vivo), befasst sich die chemische Evolution mit der Abiogenese: der Entstehung von organischen Molekülen aus anorganischen Vorläufern in der Frühzeit der Erde.
Ein Meilenstein zum Verständnis dieser Prozesse ist das Miller-Urey-Experiment. Hierbei wurde die hypothetische Uratmosphäre (bestehend aus Wasser, Methan, Ammoniak und Wasserstoff) elektrischen Entladungen ausgesetzt. Das Ergebnis war die Bildung einfacher organischer Verbindungen wie Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine.
Damit aus diesen Bausteinen Leben entstehen konnte, war eine Abgrenzung zur Außenwelt nötig. Diese ersten, noch nicht lebenden Strukturen nennt man Protobionten. Sie sind Vorläufer von Zellen, die durch eine Membran aus Lipiden (Fetten) einen abgeschlossenen Raum bilden, was als Kompartimentierung bezeichnet wird.
Innerhalb dieser Protobionten mussten Information gespeichert und chemische Reaktionen beschleunigt werden. Die RNA-Welt-Hypothese postuliert, dass RNA das erste Molekül war, das beide Aufgaben übernahm. RNA kann Erbinformation speichern und als Ribozym (ein RNA-Molekül mit enzymatischer Aktivität) Reaktionen katalysieren.
Erst in einem späteren Schritt der Evolution wurde die stabilere DNA als Informationsspeicher und Proteine als spezialisierte Katalysatoren (Enzyme) übernommen. Protobionten zeigten bereits einfache Merkmale von Leben, wie einen basalen Stoffwechsel und die Fähigkeit zur Selbstreplikation, ohne jedoch echte Zellen zu sein.
Die Energie für diese frühen Prozesse stammte vermutlich aus hydrothermalen Quellen am Meeresboden oder durch UV-Strahlung und Blitze in der Atmosphäre. Diese physikalischen Energiequellen ermöglichten es, die energetischen Barrieren für den Aufbau komplexer Moleküle zu überwinden.
