Evolució i història de la vida a la Terra
Herilitat
L’evidència és aclaparadora que tota la vida a la Terra ha evolucionat des d’avantpassats comuns en una cadena ininterrompuda des del seu origen. El principi d'evolució de Darwin es resumeix en els fets següents. Tota la vida tendeix a augmentar: més organismes són concebuts, nascuts, eclosionats, germinats a partir de llavors, brotats a partir d’espores o produïts per divisió cel·lular (o altres mitjans) del que possiblement poden sobreviure. Cada organisme produït varia tanmateix, però, d'alguna manera mesurable dels seus parents. En qualsevol entorn donat i en un moment donat, les variants més adequades a aquell entorn tendiran a deixar més descendència que les altres. La descendència s’assembla als seus avantpassats. Els organismes diferents deixaran descendència com ells mateixos. Per tant, els organismes es desviaran dels seus avantpassats amb el temps. El terme selecció natural és una abreviatura per dir que tots els organismes no sobreviuen per deixar descendència amb la mateixa probabilitat. Els vius actuals han estat seleccionats en relació amb altres similars que mai han sobreviscut ni procreats. Tots els organismes actuals de la Terra són igualment evolucionats, ja que tots comparteixen els mateixos antics ancestres originals que van enfrontar-se a amenaçades amenaces per a la seva supervivència. Tots han persistit des de fa aproximadament 3.700 milions a 3.500 milions d’anys durant el Eon Archean (de 4.000 a 2.500 milions d’anys enrere), productes d’un gran procés evolutiu amb les seves idèntiques bases biològiques moleculars. Com que l’ambient de la Terra és tan variat, els detalls particulars de la història evolutiva de qualsevol organisme difereixen dels d’una altra espècie malgrat les similituds químiques.
Convergència
Arreu el medi de la Terra és heterogeni. Les muntanyes, els oceans i els deserts pateixen extrems de temperatura, humitat i disponibilitat d'aigua. Tots els ecosistemes contenen diversos microambients: ocosos oceànics esgotats en oxigen, sòls rics en sulfurs o amoníac, afloraments minerals amb un alt contingut en radioactivitat o fonts brutes amb orgànic, per exemple. A més d'aquests factors físics, el medi ambient de qualsevol organisme implica els altres organismes del seu entorn. Per a cada condició ambiental, hi ha un nínxol ecològic corresponent. És molt notable la varietat de nínxols ecològics poblats a la Terra. Fins i tot les esquerdes humides del granit estan plenes de bacteris que mengen roca. Els nínxols ecològics de la història de la vida s’han omplert de manera independent diverses vegades. Per exemple, un llop de mamífer placentari bastant anàleg al llop marsupial, el tilací (extingit des del 1936) que vivia a Austràlia; els dos mamífers depredadors tenen impressionants similituds en l'aspecte físic i en el comportament. La mateixa forma racionalitzada per al moviment marí d’alta velocitat va evolucionar independentment almenys quatre vegades: a Stenopterygius i altres rèptils mesozoics; en la tonyina, que són peixos; i en dofins i foques, que són mamífers. L'evolució convergent en forma hidrodinàmica sorgeix del fet que només existeix una àmplia gamma de solucions al problema del moviment marí d'alta velocitat per part de grans animals. L’ull, un receptor de llum que fa una imatge, ha evolucionat de manera independent de més de dues dotzenes de vegades, no només en animals de la Terra, però en protists com el dinomastigot Erythropsodinium. Aparentment, les estructures d’ulls semblen resoldre el problema de la gravació visual. Si la física o la química estableixen una solució més eficient a un problema ecològic determinat, l'evolució en diferents llinatges tendirà sovint a solucions similars, gairebé idèntiques. Aquest fenomen es coneix com a evolució convergent.
Generació espontània
La vida és, en definitiva, un procés material sorgit d’un sistema material sense vida espontàniament, i almenys una vegada en el passat remot. A continuació, com es va originar la vida. Encara no es pot citar cap evidència de generació espontània. Cal generar la generació espontània, també anomenada abiogènesi, el procés hipotètic pel qual els organismes vius es desenvolupen a partir de matèria no viva. Segons aquesta teoria, es pensava que trossos de formatge i pa embolicats en draps i deixats en un racó fosc creaven ratolins, perquè al cap de diverses setmanes apareixien ratolins als draps. Molts van creure en la generació espontània perquè explicaven esdeveniments com ara mags que s’espoliaven en la carn en descomposició.
Al segle XVIII, era evident que les plantes i els animals no podien ser produïts amb materials no vius. L’origen de microorganismes com els llevats i els bacteris, però, no es va determinar del tot fins que el químic francès Louis Pasteur va demostrar al segle XIX que els microorganismes es reprodueixen, que tots els organismes provenen d’organismes preexistents i que totes les cèl·lules provenen de cèl·lules preexistents. Quina evidència hi ha per a la vida més primerenca a la Terra?
