想象一下四十亿年前的地球。在黑暗的原始海洋中，过热的海水涌过地下深处的岩浆脉，从地表的裂缝中涌出。当富含矿物质的流体遇到较冷的海水时，铁和硫沉淀物会进入深海热液喷口。从那里开始，简单的有机化合物开始形成有组织的化学物质。一些科学家认为，生命就是这样从矿物中产生的，并且支持这一观点的证据正在不断增加。
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一个国际团队最近发现，当氨基酸 L-半胱氨酸沉积到原子有序的黄铁矿表面时，它可以自发地组织成不同的分子相。以前，这被认为只有在黄铁矿系统中存在分子缺陷的情况下才有可能。 L-半胱氨酸是构建蛋白质的氨基酸之一，其含硫侧链可以与许多现代酶中的铁硫簇相互作用。
“无机矿物质可能在组装生命的第一个化学构件方面发挥了作用”
研究人员首先通过在高真空下用氩气轰击天然黄铁矿，形成了光滑、无缺陷的黄铁矿晶体表面。这产生了原子有序的梯田，缺乏硫空位和暴露的铁位点，而这些硫空位和暴露的铁位点以前被认为是引发与 L-半胱氨酸反应所必需的。然后，他们将 L-半胱氨酸分子沉积到这些表面上，以研究其与黄铁矿的相互作用。
沉积后，L-半胱氨酸形成两种不同的排列，一种是分子以规则的重复序列排列，另一种是它们形成较松散的结构域，在显微镜尖端下移动。这表明生物分子相互作用可以发生在光滑和有缺陷的表面上，从而强化了无机矿物质可能在组装生命的第一个化学构件中发挥作用的论点。
基因出现之前的世界
许多对生命至关重要的化学反应在理论上是可能的，但它们本身进行得太慢而无用。因此，催化剂至关重要，因为它们降低了反应的能垒，将反应速度加快到足以维持生命的速度。因此出现了一个基本问题：为生命化学提供动力的第一个催化剂是什么？
“生命首先始于活跃的地质活动产生的矿物表面”
一种可能性是有机分子首先出现。在这种情况下，RNA 是一个有吸引力的候选者，因为它既能够存储信息，又能够催化有机反应。这导致一些研究人员提出了一个“RNA世界”，其中有机分子可以携带遗传信息并同时催化基本反应。相比之下，基于新陈代谢的理论表明，生命起源于由黄铁矿簇等矿物化合物催化的自我维持反应的无机网络。然而，这两种想法可能并不相互排斥，因为矿物化学可能为后来有机化学的出现创造了条件。
化学家 Günter Wächtershäuser 是最早的催化剂是矿物这一观点的早期支持者之一，他于 1988 年提出了铁硫世界假说。Wächtershäuser 认为，生命首先始于活跃的地质活动产生的矿物表面，矿物表面提供了浓缩的反应物和自由能，以形成自我维持的化学循环，从而产生生命。这一理论得到了现代细胞（包括我们自己的细胞）中发现的一些有趣证据的支持：铁硫簇是催化广泛代谢反应的酶的重要组成部分，例如线粒体内在呼吸过程中释放能量的蛋白质。
模式，而非证据
当然，这只是更大拼图中的一小部分。该实验在高真空中进行，测量温度为 4.8K（或 -268.35℃！），远低于原始地球的炎热和潮湿条件。此外，结果仅证明黄铁矿和有机底物之间的物理相互作用是可能的，但并不能证明肽的形成和复制。目前，研究人员试图通过检查现代生物体中生化途径之间的系统发育关系并创建模拟早期地球条件的复杂模型来进一步了解过去。
在显微镜下，L-半胱氨酸分子在完美的黄铁矿晶体上形成复杂的结构。它们没有生命，既不能新陈代谢，也不能繁殖，但展示了贫瘠的矿物如何在没有任何外界影响的情况下对有机材料施加秩序。生命起源前的化学物质与最初的细胞之间仍相距很长一段时间，但生命的第一个蓝图可能来自岩石，而不是基因。
