1. Definition von "Leben"

Die grundsätzliche Frage, was Leben eigentlich ist und wie man es definieren kann, ist noch stark umstritten. In Schul- und Lehrbüchern werden oft Listen aufgestellt, welche Eigenschaften das Lebendige vom Nichtlebendigem unterscheiden ("Kennzeichen des Lebendigen"). Die meisten dieser Merkmale lassen sich jedoch auch bei Nichtlebendigem in gleicher oder ähnlicher Form finden. Es gibt nur ein einziges Kriterium, das alles Lebendige verbindet und gleichzeitig bei Nichtlebendigem nicht vorkommt: die Fähigkeit nach den von Charles Darwin und Alfred Russel Wallace entdeckten Prinzipien zu evolvieren. Der Prozess der Darwinschen Evolution ist also die Grundlage jeglicher Biologie: das Leben wird definiert, als alles, das die Fähigkeit zur Evolution besitzt. Nichtlebendiges ist mithin alles, dem die Fähigkeit zur Evolution fehlt.
Interessanterweise erklärt diese Erkenntnis über den Unterschied zwischen dem Lebendigen und dem Nichtlebendigen, warum es noch nicht gelungen ist, die Frage nach der Entstehung des Lebens wissenschaftlich zu beantworten. Denn: Nichtlebendiges kann per definitionem nicht evolvieren, es kann sich also nicht durch Evolution schrittweise zu Lebendigem "weiterentwickeln". Ausgerechnet die grundlegende Erkenntnis der Biologie, die Darwinsche Evolution, die widerspruchsfrei erklärt, wie sich die Lebewesen im Laufe der Zeit verändern und neue Arten entstehen, kann nicht herangezogen werden, um die Entstehung des Lebens an sich zu erklären. Da aber zumeist angenommen wird, dass das Lebendige aus Nichtlebendigem entstanden ist, ergibt sich das bislang ungelöste Problem der Entstehung des Lebens: weil der Prozess der Darwinschen Evolution erst nach der Entstehung des Lebendigen beginnt, muss für die Entstehung des Lebens zwingend ein anderer Prozess angenommen werden. Um welchen Prozess es sich dabei handeln könnte ist unklar.

2. Entstehung des Universums

Mit der Entstehung des Universums vor etwa 14 Milliarden Jahren beginnt die Existenz unserer Raumzeit, in der wir leben. Es gibt viele Vorstellungen zur Entstehung des Universums; das von den bislang erhobenen Daten am besten unterstützte Modell ist, dass das Universum unvermittelt in einer sog. Initialsingularität entstanden ist, dem "Big Bang" (dt. "großer Knall", Urknall). Das weitere Geschehen nach dem Urknall wird oft als "Evolution" des Universums bezeichnet, hat jedoch mit Evolution im Sinne Darwins nichts zu tun, da sich die Darwinsche Evolution nicht auf der Ebene des Individuums, sondern auf der Ebene der Population abspielt. Der Prozess nach dem Urknall stellt in Wirklichkeit ein einfaches, regelhaftes Entwicklungsgeschehen eines Individuums dar: so wie sich z. B. das menschliche Individuum nach den Regeln der Zellbiologie und Genetik von der befruchteten Eizelle bis zu einem Erwachsenen entwickelt, so hat sich das Universum nach den Regeln der Naturgesetze vom Urknall bis zu seinem heutigen Zustand entwickelt. Wichtige Entwicklungsprozesse des jungen Universums sind beispielsweise die Entstehung der fundamentalen Kräfte und Elementarteilchen und die Bildung der ersten Atome, später dann auch die Entwicklung der Sterne, Galaxien und Planeten.

3. Entstehung des Lebens

Für die Biologie ("Lehre vom Leben") sind dabei die Entstehung des Sonnensystems und der Erde von besonderer Bedeutung, denn nach den bisherigen Erkenntnissen der Forschung ist die Erde der einzige Ort im Universum an dem Leben existiert. Die Bildung der Erde vollzog sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren, die ersten fossilen Spuren von Leben auf der Erde sind etwa 3,5 Milliarden Jahre alt. Die Entstehung des Lebens (engl.: Origin of Life) ist bis heute noch unverstanden. Möglich ist, dass der Origin of Life ähnlich wie der Big Bang ein plötzliches Ereignis war, und damit quasi einem Zeitpunkt entspricht. Es ist ebenso denkbar, dass der Origin of Life ein längerer Prozess war, und damit einen Zeitraum darstellt. Meist wird die letztere Auffassung vertreten und es wird oft so dargestellt, dass dem Auftreten der ersten Lebewesen ein längerer Prozess der "chemischen Evolution" vorangegangen ist. Allerdings ist dies wenig wahrscheinlich: chemische Moleküle können im Sinne der Darwinschen Evolution zwar verändert werden ("Mutation") und können anhand ihrer Eigenschaften auch durch Umweltbedingungen selektiert werden ("Selektion"), es gibt jedoch keine bekannten natürlichen Moleküle, die ihre Eigenschaften an Nachkommen weitergeben können. Eine chemische Evolution im Sinne der Darwinschen Evolution ist deshalb nicht möglich.
Ein ähnliches Modell zum Origin of Life ist die sog. "RNA-Welt"-Hypothese, bei der angenommen wird, dass zunächst besondere RNA-Moleküle (sog. Ribozyme) nicht nur als Informationsspeicher gedient haben, sondern als Enzyme auch einfache enzymatische Prozesse katalysiert haben. Somit vereinen Ribozyme die beiden Aufgaben, die üblicherweise zwischen den Nucleinsäuren (Informationsspeicherung) und den Proteinen (Durchführung enzymatischer Prozesse) aufgeteilt sind, in einem einzigen Molekül. Jedoch kann auch das RNA-Welt-Modell bislang keine Auskunft darüber geben, wie der Übergang von solchen Ribozymen zum selbstreplizierenden Leben, wie wir es heute kennen, stattgefunden hat.
Eine der Grundfragen der "Lehre vom Leben", nämlich nach der Entstehung des Lebens, ist also noch heute unbeantwortet. Kann Leben auch heute noch neu (de novo) entstehen ("Urzeugung")? Oder liegen die Bedingungen für die Entstehung des Lebens heute nicht mehr vor? War die Entstehung von Leben möglicherweise nur in der fernen Vergangenheit möglich, als die Bedingungen auf der Erde noch ganz anders waren? Ist damals das Leben dann aber vielleicht sogar an vielen Orten unabhängig voneinander mehrfach entstanden? Oder gab es auf der Erde niemals die richtigen Bedingungen für die Entstehung von Leben, und das Leben ist stattdessen anderswo im Universum entstanden und z. B. durch Meteoriten auf die Erde gelangt (Panspermie-Hypothese)?

Gegenwärtig kann die biologische Forschung zu diesen Fragen nur wie folgt Stellung beziehen:

a) Bislang ist die de novo Entstehung ("Urzeugung") von Leben nicht beobachtet worden. Das kann bedeuten, dass heute kein Leben mehr entstehen kann. Möglich ist aber beispielsweise auch, dass der Prozess auch heute noch beginnen kann, jedoch mit unseren derzeit verfügbaren Methoden nicht erkannt werden kann.

b) Bislang ist Leben ausschließlich von der Erde bekannt. Auf manchen Himmelskörpern (z. B. auf den Saturnmonden Titan und Enceladus) sind die physikalischen und chemischen Bedingungen für die Existenz von Leben gegeben, und es werden ständig neue, weit entfernte Sonnensysteme mit erdähnlichen Planeten entdeckt. Leben konnte dort jedoch bislang nicht nachgewiesen werden. Spuren von möglichen außerirdischen Lebewesen, z. B. die bakterienähnlichen fossilen Strukturen im Mars-Meteoriten ALH84001 und die Biosignaturen auf dem Mars und dem Planeten K2-18 b (Madhusudhan et al. 2025; Hurowitz et al. 2025) werden kritisch gesehen. Auch die Suche nach intelligentem außerirdischem Leben (z. B. die SETI-Suche nach Kommunikationssignalen (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) oder die UFO-Programme des US-Verteidigungsministeriums) ist bislang erfolglos verlaufen.

c) Alle wissenschaftlich bekannten Lebewesen auf der Erde sind miteinander verwandt und stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Dieser Vorfahr wird in der Literatur meist als LUCA bezeichnet (ein Akronym von Last Universal Common Ancestor). Das bedeutet aber nicht automatisch, dass LUCA auch das allererste Lebewesen war. Der Origin of Life kann beispielsweise zeitlich vor der Existenz von LUCA liegen. Die weiteren Nachkommen des allerersten Lebewesens (neben LUCA und seinen Nachkommen) müssten dann aber entweder heute ausgestorben oder noch unentdeckt sein.

Es empfiehlt sich deshalb, das Thema "Entstehung des Lebens" möglichst offen zu diskutieren. Oft wird mit dem Urey-Miller-Experiment, der "Ursuppe", den "Koazervaten", "Mikrosphären", "Protocyten" und "Protobionten", der Hyperzyklen-Theorie der 1970er-Jahre und der "chemischen Evolution" der Eindruck erweckt, dass der Origin of Life bereits wissenschaftlich fassbar wäre. Neben den zahlreichen mythischen oder religiösen Vorstellungen in vielen Kulturen der Menschheit (z. B. Schöpfung, Emanation), gibt es jedoch bislang keine vollständige naturwissenschaftliche Vorstellung dazu. Die bereits erwähnten Hypothesen der "chemischen Evolution", der RNA-Welt und weitere Hypothesen beinhalten alle jeweils verschiedene Elemente des Evolutionsprozesses und sind deshalb zwangsläufig unzulänglich. Vorstellungen die gänzlich ohne Evolutionsprozesse auskommen sind bislang nur spekulativ. Eine solche Idee ist die sogenannte Creatio spontanea (Spontanzeugung). Hierbei wird eine spontane Entstehung des Lebens analog zur Initialsingularität des Urknalls angenommen. Eine sich aus den Naturgesetzen ableitende wissenschaftliche Grundlage dieser Spontanzeugung "aus dem Nichts" existiert jedoch noch nicht. Eine weitere Idee ist die sogenannte Emergenz (auch Fulguration genannt). Es ist bekannt, dass manche Systeme, die aus Einzelteilen zusammengesetzt sind, Eigenschaften haben, die keines der Einzelteile besitzt (emergente Eigenschaften). Es wird deshalb vermutet, dass Leben eine emergente Eigenschaft biochemischer Systeme sein könnte, dass die Eigenschaft "Leben" also plötzlich entsteht, sobald eine bestimmte Komplexitäts-Schwelle eines biochemischen Systems überschritten wird. Auch hier gibt es jedoch noch keine physikalischen, chemischen oder mathematischen Grundlagen, die Leben als emergente Eigenschaft biochemischer Systeme begründen können.