يقول الباحثون بأن الخلية الحية الأولى التي ظهرت لم تعد الآن موجودة، فالغلاف الجوي في بداية عمر الأرض لم يكن مثل الغلاف الجوي الحالي، وإن الأرض مرت بمراحل مختلفة في هذا الصدد حتى تم ظهور الحياة. ومن المراحل المفترضة للأرض من قبل الباحثين:

1 - المرحلة الأولى: أي المرحلة المبكرة من عمر الأرض في هذه المرحلة كان الغلاف الجوي للأرض (على حد زعمهم) متكوناً من غازات مختزلة وكان معظمها من الميثان (CH₄) والأمونيا (NH₃) والهيدروجين (H₂ ) وبخار الماء. وقد يتساءل أحدهم عن الدليل الذي يقدمه هؤلاء عند عرض هذه الفرضية فيقال أنهم لا يقدمون أي دليل. وسبب تفضيلهم لهذا الخليط الغازي هو أنهم يتصورون أنه الخليط المثالي لفرضيتهم من جهة ولكي يتجنبوا القول بوجود أي مقدار من غاز الأوكسجين في ذلك الغلاف الجوي لأنه سيهدم جميع فرضياتهم حول ظهور الخلية الحية الأولى.

قال تعالى:  ثُمَّ اسْتَوَى إِلَى السَّمَاءِ وَهِيَ دُخَانٌ فَقَالَ لَهَا وَلِلْأَرْضِ ائْتِيَا طَوْعًا أَوْ كَرْهًا قَالَتَا أَتَيْنَا طَابِعِينَ الله

 سورة فصلت آية11 

2 - المرحلة الثانية: نتيجة للتفريغ الكهربائي للبرق ونتيجة للأشعة فوق البنفسجية والجزئيات ذات الطاقة العالية المنهمرة من الفضاء الخارجي على هذا الغلاف الجوي تحولت الأرض إلى المرحلة الثانية، وهي المرحلة التي تكونت فيها جزئيات عضوية كجزئيات السكر والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات. وبعد ملايين السنين تكونت جزئيات البروتينات والأحماض النووية (مثل DNA) والنشأ.

وقد تمكن العالم ستانلي ميلر Stanley Miller عام 1953 أن يبرهن بأن الغازات الموجودة في محيطنا يمكنها أن تتحول إلى عدد كبير من الجزئيات العضوية من خلال استخدام جهاز سمي بالمحبس أو المصيدة Trap الشكل (4-1) الذي يتألف من وعاء زجاجي كروي مرتبط بقطبين لتوليد شرارة كهربائية من جهة، وفي الجهة الأخرى فأنه يرتبط بمكثف Condenser إذ أجرى عدة تجارب على هذا الجهاز وكالأتي:

أ- جمع ميلر مزيجاة من غازات الميثان والأمونيا والماء والهيدروجين ووضعه داخل الوعاء في نظام معزول وعرضه إلى شرارة كهربائية عند درجة حرارة80^°م ولمدة أسبوع، وبعد ذلك حلل المواد الناتجة من التفاعل وتبين إنها تتكون من أحماض أمينيه ومركبات عضوية أخرى (مثل حامض الخليك وحامض السكسنيك وحامض الفورميك وحامض اللاكتيك واليوريا).

ب- جمع ميلر أيضاً في جهازه مزيجاً يحتوي على غاز النيتروجين والهيدروجين وأول أوكسيد الكاربون ووضعه داخل الوعاء (في نفس الظروف السابقة من نظام معزول وعرّضه إلى شرارة كهربائية عند درجة حرارة 80°م ولمدة أسبوع). نتج من ذلك أحماض أمينيه (مثل الكلايسين Glycine والأنين Alanine وحامض الكلوتاميك Glutamic acid والليوسن Leucine  ) ومركبات عضوية مختلفة عن تجربته الأولى.

3- المرحلة الثالثة : في هذه المرحلة اتحدت الجزئيات التي تشكلت في المرحلة الثانية، وكونت مواداً هلامية تدعى Coacervates أو Micro spheres وافترضوا أن هذه المواد كانت لها قابلية جذب جزئيات أصغر منها لتشكل معاً بنى يمكن تسميتها الخلايا البدائية Proto-cells.

4- المرحلة الرابعة : في هذه المرحلة ظهرت الخلية الحية الأولى نتيجة امتصاص الخلية البدائية الجزئيات الملائمة للقيام بوظيفة إعادة الإنتاج ذاتياً Self- reproduction وعاشت هذه الخلايا الحية الأولية في البداية على الجزئيات التي كانت موجودة في المرحلة السابقة، ولكنها سرعان ما تطورت إلى خلايا تستطيع تصنيع الغذاء بالتمثيل الضوئي Photosynthetic cell . وقامت هذه الخلايا بطرح غاز الأوكسجين إلى الجو وهذا الغاز تحتاج إليه جميع الكائنات الحية تقريباً على سطح الأرض. وقام غاز الأوكسجين بتحطيم وتدمير جميع الخلايا البدائية والأولية التي تكونت في المرحلة السابقة أي ما أن ظهرت الحياة مارةً بهذه الطريقة حتى أقفل الباب أمام ظهور الحياة بالطريقة ذاتها مرة أخرى، وذلك بسبب وجود غاز الأوكسجين هذه هي قصة ظهور الحياة.

إن الأوساط العلمية قبل خمسين سنة كانت تقبل فكرة الجو الاختزالي (أي) الجو الحاوي على غازات مختزلة كالأمونيا والميثان في عهدنا المبكر نرى أن بعض العلماء عارضوا هذا الرأي وقالوا بأن تجربة ميلر لا تبرهن بشكل قطعي على شيء واستندوا في هذا إلى الأسباب الآتية:

أ- إن عدد الأحماض الأمينية الناتجة من هذه التجربة عدد قليل لا يكفي أبداً لتشكيل وتكوين الخلية الحية الأولى، إذ يجب توفر جميع الأحماض الأمينية اللازمة لتكوين الخلية الحية وهي أضعاف هذا العدد.

ب- إضافة إلى توفر العدد والنوعية الضرورية للأحماض الأمينية يجب توفر مركبات ضرورية أخرى لا يمكن الاستغناء عنها مثل السكر والبيورينات... الخ، بينما لا تتكون ولا تظهر هذه المركبات الضرورية بوصفها نواتج في هذه التجربة.

جـ- استعان ميلر للحصول على هذه النواتج في تجربته المحبس أو المصيدة في أسفل جهازه لتجميع نواتج التفاعلات وهذا الجزء من الجهاز جزء حيوي جداً لأنه يحفظ هذه النواتج من عمليات التحلل بوساطة مصدر الطاقة، أي بوساطة الشرارة الكهربائية. وإن هذه الطاقة التي كونت هذه النواتج والمركبات تقوم أيضاً بتحليل وتدمير هذه المركبات بعد مدة. إن هذا المحبس هو الذي يحفظ هذه المركبات من التحلل مرة ثانية. ولكن لا يوجد في الطبيعة من يقوم بمثل هذه المهمة. أي أن هذه المركبات لا تجد فرصة في الطبيعة لكي تتراكم وتتجمع للخطوة الثانية من التطور حتى تحمي نفسها من تأثير الطاقة التي تكونت منها.

 د - الاعتراض الأخير هو انه بجانب تكوين مركبات مفيدة كالأحماض الأمينية وضرورية للحياة تتكون وتنتج مواد أخرى قاتلة وهادمة للحياة.