地球最初是一个剧烈动荡的地方，其表面因持续的火山爆发而翻腾，并笼罩在对今天的生物来说有毒的大气中。此外，稀薄的原始大气可能仅能为地球提供微弱的保护，使其免受年轻太阳强烈的紫外线照射。鉴于这些不适宜居住的条件，科学家们一直想知道：大约40亿年前，第一个细胞是如何出现的？
传统的科学观点认为，生命起源于海洋。但一项新的研究表明，第一个细胞——或者至少是那些留下仍然存在的后代的细胞——起源于地热池，就像今天在黄石国家公园和其他地质热点看到的那样。这一论点的依据是一个不容置疑的观察——所有古细菌和细菌共有的酶都是由钾、磷或锌构建的，而不是钠。
一些生物学家怀疑，早期生命形式的膜还不是今天那样紧密的覆盖物，而是会让小分子和离子自由地流入和流出。如果生命起源于咸海，那么第一个细胞及其活着的亲戚可能会期望拥有由丰富的钠构建的酶——或者至少可以耐受更多的内部钠。现代古细菌和细菌反而拥有低钠的内部液体，以及由其他元素构建的酶，这暗示它们起源于一个既富含这些元素又相对无钠的环境。“如果最初的膜对小分子和离子是渗漏的，那么第一个细胞的内部应该与周围环境处于平衡状态，”德国奥斯纳布吕克大学的生物物理学家、该论文的主要作者阿门·穆尔基贾尼安解释说，该假设于2月13日在《美国国家科学院院刊》在线发表。“通过重建细胞质的无机化学性质，有可能重建第一个细胞可能居住的栖息地。”
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该团队指出，大多数现代细胞维持着高钾离子与钠离子比率。“我们在所有地方寻找导致[钾]富集的条件和过程，”穆尔基贾尼安说。今天仅存的这种地方是所谓的“蒸汽主导”地热系统——在这些地方，水在地球深处被加热到变成蒸汽，到达地表，冷却并凝结回富含元素的液态池中。这些池中凝结的地热蒸汽的钾钠离子比率可高达75比1，并且富含从岩石中被热水浸出的其他生命元素。因此，穆尔基贾尼安和他的同事认为，它们可能是第一个细胞的“孵化器”。
这个论点与达尔文在1871年的一封信中提出的一个或许有先见之明的建议相符：“但是，如果（哦，这是一个多么大的假设）我们可以设想在一些温暖的小池塘中，存在各种各样的氨和磷酸盐、光、热、电等等，一个蛋白质化合物在化学上形成，准备好进行更复杂的变化。”哈佛大学的诺贝尔奖获得者和遗传学家杰克·索斯塔克也认为，第一个细胞可能具有渗漏的膜，并且早期的海洋不是生命起源的有利环境。
穆尔基贾尼安和他的同事指出，海洋中渗漏的原细胞会比钾更多地暴露于钠，即使在海底的热液喷口附近也是如此，这使得维持两者之间的任何不平衡变得困难。但这并不意味着细胞必然起源于富含钾的环境。事实上，现代世界中的地热区域通常是高酸性的，因此是致命的。“仍然有可能是细胞为了功能原因而进化出了在细胞质中产生和维持高[钾钠]比率的能力，”索斯塔克指出。“基本问题是，观察到的高钾钠比率反映了生命起源或早期进化的历史环境，还是反映了某种潜在的化学必要性，例如某些细胞成分的更好功能。”
此外，生命起源于一个可能没有大陆大小的陆地，而是一系列由火山形成的群岛的地球，很像今天的日本岛屿。加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的海洋化学家杰弗里·巴达指出，因此，在这些区域循环的水可能非常不同。
然后，还有进化本身的事实。在过去的漫长岁月中，细胞生命已经无数次地改变了其内部液体——细胞溶质——的组成，并且现代生物表现出各种各样的组成。“一旦它们控制了这一过程（所有现代细胞都这样做了），它们难道不至少同样有可能修改其细胞溶质组成以适应其细胞溶质功能吗？”华盛顿卡内基研究所的地球化学家吉姆·克利夫斯问道。“任何与此组成相匹配的现代环境都将纯粹是巧合。”事实上，克利夫斯认为，考虑到所有中间的进化过程，可能无法判断早期生命——甚至生命的第一个共同祖先——是什么样的。这类似于试图“从现代PC中推断出算盘，”他指出。“您可能可以推断出TRS-80，但随后一切都变得有点模糊，并且可能没有生物进化的中间阶段的残留物。”
但是，生命在超过三十亿年的进化过程中保留了一些东西：例如，屏蔽酶和其他内部细胞功能免受氧气的影响，以使其能够运行。当然，早期地球的大气中缺乏氧气，而是富含其他气体，例如硫化氢。“这与您在黄石国家公园旅行时可以闻到的气味相同，[硫化氢]从泥浆池、间歇泉和其他地下出口点渗出，”穆尔基贾尼安指出。第一个细胞在这样一个地方进化，“它们的后代在过去的三十亿年中将对这种环境的亲和力从母细胞传递到子细胞。”