Vi interesserer os for de kemiske og fysiske processer, der muliggjorde overgangen fra kemisk evolution til biologisk evolution på den tidlige jord. Som en måde at udforske disse processer på forsøger vores laboratorium at opbygge et syntetisk cellulært system, der gennemgår darwinistisk evolution. Vores opfattelse af, hvordan et sådant kemisk system ville se ud, er centreret omkring en model af en primitiv celle, eller protocelle, der består af to hovedkomponenter: en selvreplikerende genetisk polymer og en selvreplikerende membrangrænse. Den genetiske polymer har til opgave at bære information på en måde, der muliggør både replikation og variation, således at nye sekvenser, der koder for nyttige funktioner, kan nedarves og videreudvikles. Protocellemembranens rolle er at holde disse informationspolymerer lokaliseret, således at de funktioner, de koder for, fører til en fordel med hensyn til deres egen replikation eller overlevelse. Et sådant system bør, givet tid og det rette miljø, begynde at udvikle sig på en darwinistisk måde, hvilket potentielt kan føre til spontan fremkomst af genomisk kodede katalysatorer og strukturmolekyler.
Vi håber, at vores undersøgelser af kemien og fysikken bag fremkomsten af darwinistisk evolution vil føre til forklaringer på nogle af de universelle egenskaber ved moderne celler samt forklaringer på, hvordan moderne celler er opstået fra deres mere simple forfædre. Mens vi udforsker disse grundlæggende spørgsmål, er vi også på udkig efter kemiske eller fysiske fænomener, der kan have praktisk nytteværdi i biomedicinsk forskning.
De nuværende og tidligere medlemmer af Szostak-laboratoriet lykønsker Jack med Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 2009.