Evoluce a historie života na Zemi
Dědičnost
Důkazy jsou ohromující, že veškerý život na Zemi se vyvinul z běžných předků v nepřerušeném řetězci od jeho vzniku. Darwinův evoluční princip je shrnut do následujících skutečností. Celý život má tendenci se zvyšovat: počet organismů je počat, rodí se, líhnou, klíčí ze semen, naklíčený spóry nebo je produkován buněčným dělením (nebo jinými prostředky), než může přežít. Každý takto vytvořený organismus se liší, i když jen málo, nějakým měřitelným způsobem od svých příbuzných. V jakémkoli daném prostředí v jakémkoli okamžiku budou mít ty varianty, které se nejlépe hodí pro dané prostředí, tendenci nechat více potomků než ostatní. Potomci se podobají svým předkům. Varianty organismů opustí potomstvo jako oni. Proto se organismy časem budou lišit od svých předků. Termín přirozený výběr je zkratka pro to, že všechny organismy nepřežijí, aby opustily potomstvo se stejnou pravděpodobností. Živí dnes byli vybráni ve srovnání s těmi podobnými, kteří nikdy nepřežili ani nezpracovali. Všechny organismy na Zemi se dnes vyvíjejí stejně, protože všechny sdílejí stejné prastaré původní předky, kteří čelili nesčetným hrozbám jejich přežití. Všichni přetrvávali od zhruba před 3,7 až 3,5 miliardami let během Archean Eon (před 4 miliardami až 2,5 miliardami let), což jsou produkty velkého evolučního procesu s identickými molekulárně biologickými bázemi. Protože prostředí Země je tak rozmanité, konkrétní podrobnosti evoluční historie jakéhokoli organismu se liší od údajů o jiných druzích navzdory chemickým podobnostem.
Konvergence
Všude je prostředí Země heterogenní. Hory, oceány a pouště trpí extrémními teplotami, vlhkostí a dostupností vody. Všechny ekosystémy obsahují různá mikroprostředí: oceánské slizy s nedostatkem kyslíku, půdy bohaté na sulfidy nebo amoniak, minerální výchoz s vysokým obsahem radioaktivity nebo vařící organicky bohaté prameny. Kromě těchto fyzikálních faktorů zahrnuje prostředí každého organismu i ostatní organismy v jeho okolí. Pro každou podmínku prostředí existuje odpovídající ekologická nika. Rozmanitost ekologických výklenků osídlených na Zemi je docela pozoruhodná. Dokonce i mokré praskliny v žule jsou plné bakterií „jedících skály“. Ekologické výklenky v historii života byly několikrát samostatně naplněny. Například, docela analogický k obyčejnému placental savci savce byl marsupial vlk, thylacine (zaniklý protože 1936), který žil v Austrálii; oba draví savci mají výraznou podobnost ve fyzickém vzhledu a chování. Stejný usměrněný tvar pro vysokorychlostní námořní pohyb se vyvinul nezávisle nejméně čtyřikrát: u plazů Stenopterygius a dalších mezozoických plazů; v tuňácích, což jsou ryby; a u delfínů a tuleňů, což jsou savci. Konvergentní vývoj v hydrodynamické formě vyplývá ze skutečnosti, že existuje pouze úzká řada řešení problému vysokorychlostního mořského pohybu velkými zvířaty. Oko, světelný receptor, který vytváří obraz, se vyvinulo nezávisle více než dvacetkrát nejen u zvířat na Zemi, ale u protistů, jako je dinomastigote Erythropsodinium. Struktury očních očí zřejmě nejlépe řeší problém vizuálního záznamu. Tam, kde fyzika nebo chemie vytvoří jedno nejúčinnější řešení daného ekologického problému, bude vývoj v různých liniích často směřovat k podobným, téměř identickým řešením. Tento jev se nazývá konvergentní evoluce.
Spontánní generace
Život je nakonec materiálním procesem, který vznikl z neživého hmotného systému spontánně - a alespoň jednou ve vzdálené minulosti. O původu života se diskutuje níže. Zatím však nelze citovat žádné důkazy pro spontánní generaci. Spontánní generace, také nazývaná abiogeneze, hypotetický proces, kterým se živé organismy vyvíjejí z neživé hmoty, musí být odmítnuta. Podle této teorie se u kousků sýra a chleba zabalených do hadrů a ponechaných v temném rohu myslelo, že produkují myši, protože po několika týdnech se v hadrech objevily myši. Mnozí věřili v spontánní generaci, protože vysvětlovali takové jevy jako červi rojení na rozkládající se maso.
Od 18. století se ukázalo, že rostliny a zvířata nemohou být produkovány neživým materiálem. Původ mikroorganismů, jako jsou kvasinky a bakterie, však nebyl zcela určen, dokud francouzský chemik Louis Pasteur v 19. století neprokázal, že se mikroorganismy rozmnožují, že všechny organismy pocházejí z existujících organismů a že všechny buňky pocházejí z existujících buněk. Jaký je tedy důkaz o nejranějším životě na Zemi?
