A.I.Oparin (1894) mengemukakan bahwa evolusi zat-zat kimia telah terjadi jauh sebelum kehidupan ini ada. Dia mengemukakan bahwa asal mula kehidupan terjadi bersamaan dengan evolusi terbentuknya Bumi dan atmosfirnya. Atmosfir Bumi mula-mula memiliki air, CO2, Metana, dan Amonia, namun tidak memiliki oksigen. Dengan adanya panas dari berbagai sumber energi maka zat-zat tersebut mengalami serangkaian perubahan menjadi molekul-molekul organik sederhana. Senyawa tersebut membentuk semacam campuran yang kaya dengan materi-materi di dalam lautan yang masih panas, yang disebut dengan primordial soup. Lalu primordial soup tersebut terakumulasi membentuk molekul-molekul organik dan monomer, semisal asam amino dan nukleotida. Monomer-monomer lalu bergabung membentuk polymer, semisal protein dan asam nukleat. Kemudian agregasi ini membentuk molekul dalam bentuk tetesan yang disebut Protobion. Protobion memiliki ciri-ciri kimia yang berbeda dengan lingkungannya. Kondisi atmosfir masa kini tidak lagi memungkinkan untuk terbentuknya sintesis molekul organik secara spontan, karena oksigen di dalam atmosfir akan memecah ikatan kimia dan mengekstraksi elektron.
Stanley Miller dan Harol Urey (1953) mengemukakan teori yang didasari atas pemikiran bahwa bahan-bahan organik merupakan bahan dasar penyusun organisme hidup, yang pada mulanya dibentuk dari reaksi gas-gas yang ada di alam dengan bantuan energi. Miller berhasil membuktikan teorinya tersebut di dalam laboratorium. Melvin Calvin dari University Of California menunjuk bahwa radiasi sinar dapat mengubah Metan, Amonia, Hidrogen, dan uap air menjadi molekul-molekul gula, Asam Amino, Purin, dan Pirimidin, yang merupakan zat dasar pembentuk DNA, RNA, ATP, dan ADP.