Une présentation générale du type de métaux présents dans les systèmes vivants, de la grande variété des structures des sites actifs métalliques, de la réactivité de ces ions métalliques (acidité de Lewis, propriétés rédox, etc.) a été proposée.
Dans un second temps, il a été montré qu’il y avait une excellente corrélation entre le type d’ion métallique utilisé pour une fonction biologique donnée et, d’une part, l’abondance de l’élément, sous forme soluble, à la surface de la terre et, d’autre part, ses propriétés physico-chimiques intrinsèques (par exemple, le Zn pour des réactions d’hydrolyse et le fer et le cuivre pour des réactions rédox). Il est hautement probable que la vie n’a pu apparaître sur la terre que grâce à l’exploitation du potentiel chimique de ces métaux. Une hypothèse raisonnable, qui s’oppose à la vision d’une origine hétérotrophe de la vie de S. Miller (1953), est celle d’une origine autotrophe qui utilise les molécules de l’atmosphère comme l’azote, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, et des catalyseurs/réducteurs hétérogènes de type sulfures de nickel et de fer, en absence d’oxygène pour produire des acides aminés et des peptides. Ces catalyseurs ont été remarquablement conservés au cours de l’évolution. Cette période originelle peut être qualifiée d’« ère du fer », laquelle dure 2 milliards d’années, si l’on considère l’importance de ce métal dans la chimie biologique et son abondance à la surface de la terre.
Ensuite, l’arrivée de l’oxygène conduit à une oxydation massive du fer, à sa précipitation et à un changement drastique de l’environnement chimique de la vie. Par exemple, l’oxydation du cuivre le rend plus soluble et plus disponible et de nombreuses enzymes à cuivre sont alors inventées (« ère du cuivre »).
