地球最初是一個劇烈動盪的地方，其表面因持續的火山爆發而翻騰，並籠罩在對今天的生物來說有毒的大氣中。此外，稀薄的原始大氣可能僅能為地球提供微弱的保護，使其免受年輕太陽強烈的紫外線照射。鑑於這些不適宜居住的條件，科學家們一直想知道：大約40億年前，第一個細胞是如何出現的？
傳統的科學觀點認為，生命起源於海洋。但一項新的研究表明，第一個細胞——或者至少是那些留下仍然存在的後代的細胞——起源於地熱池，就像今天在黃石國家公園和其他地質熱點看到的那樣。這一論點的依據是一個不容置疑的觀察——所有古細菌和細菌共有的酶都是由鉀、磷或鋅構建的，而不是鈉。
一些生物學家懷疑，早期生命形式的膜還不是今天那樣緊密的覆蓋物，而是會讓小分子和離子自由地流入和流出。如果生命起源於鹹海，那麼第一個細胞及其活著的親戚可能會期望擁有由豐富的鈉構建的酶——或者至少可以耐受更多的內部鈉。現代古細菌和細菌反而擁有低鈉的內部液體，以及由其他元素構建的酶，這暗示它們起源於一個既富含這些元素又相對無鈉的環境。“如果最初的膜對小分子和離子是滲漏的，那麼第一個細胞的內部應該與周圍環境處於平衡狀態，”德國奧斯納布呂克大學的生物物理學家、該論文的主要作者阿門·穆爾基賈尼安解釋說，該假設於2月13日在《美國國家科學院院刊》線上發表。“透過重建細胞質的無機化學性質，有可能重建第一個細胞可能居住的棲息地。”
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該團隊指出，大多數現代細胞維持著高鉀離子與鈉離子比率。“我們在所有地方尋找導致[鉀]富集的條件和過程，”穆爾基賈尼安說。今天僅存的這種地方是所謂的“蒸汽主導”地熱系統——在這些地方，水在地球深處被加熱到變成蒸汽，到達地表，冷卻並凝結回富含元素的液態池中。這些池中凝結的地熱蒸汽的鉀鈉離子比率可高達75比1，並且富含從岩石中被熱水浸出的其他生命元素。因此，穆爾基賈尼安和他的同事認為，它們可能是第一個細胞的“孵化器”。
這個論點與達爾文在1871年的一封信中提出的一個或許有先見之明的建議相符：“但是，如果（哦，這是一個多麼大的假設）我們可以設想在一些溫暖的小池塘中，存在各種各樣的氨和磷酸鹽、光、熱、電等等，一個蛋白質化合物在化學上形成，準備好進行更復雜的變化。”哈佛大學的諾貝爾獎獲得者和遺傳學家傑克·索斯塔克也認為，第一個細胞可能具有滲漏的膜，並且早期的海洋不是生命起源的有利環境。
穆爾基賈尼安和他的同事指出，海洋中滲漏的原細胞會比鉀更多地暴露於鈉，即使在海底的熱液噴口附近也是如此，這使得維持兩者之間的任何不平衡變得困難。但這並不意味著細胞必然起源於富含鉀的環境。事實上，現代世界中的地熱區域通常是高酸性的，因此是致命的。“仍然有可能是細胞為了功能原因而進化出了在細胞質中產生和維持高[鉀鈉]比率的能力，”索斯塔克指出。“基本問題是，觀察到的高鉀鈉比率反映了生命起源或早期進化的歷史環境，還是反映了某種潛在的化學必要性，例如某些細胞成分的更好功能。”
此外，生命起源於一個可能沒有大陸大小的陸地，而是一系列由火山形成的群島的地球，很像今天的日本島嶼。加利福尼亞大學聖地亞哥分校斯克裡普斯海洋研究所的海洋化學家傑弗裡·巴達指出，因此，在這些區域迴圈的水可能非常不同。
然後，還有進化本身的事實。在過去的漫長歲月中，細胞生命已經無數次地改變了其內部液體——細胞溶質——的組成，並且現代生物表現出各種各樣的組成。“一旦它們控制了這一過程（所有現代細胞都這樣做了），它們難道不至少同樣有可能修改其細胞溶質組成以適應其細胞溶質功能嗎？”華盛頓卡內基研究所的地球化學家吉姆·克利夫斯問道。“任何與此組成相匹配的現代環境都將純粹是巧合。”事實上，克利夫斯認為，考慮到所有中間的進化過程，可能無法判斷早期生命——甚至生命的第一個共同祖先——是什麼樣的。這類似於試圖“從現代PC中推斷出算盤，”他指出。“您可能可以推斷出TRS-80，但隨後一切都變得有點模糊，並且可能沒有生物進化的中間階段的殘留物。”
但是，生命在超過三十億年的進化過程中保留了一些東西：例如，遮蔽酶和其他內部細胞功能免受氧氣的影響，以使其能夠執行。當然，早期地球的大氣中缺乏氧氣，而是富含其他氣體，例如硫化氫。“這與您在黃石國家公園旅行時可以聞到的氣味相同，[硫化氫]從泥漿池、間歇泉和其他地下出口點滲出，”穆爾基賈尼安指出。第一個細胞在這樣一個地方進化，“它們的後代在過去的三十億年中將對這種環境的親和力從母細胞傳遞到子細胞。”