Repaso rápido y sintético sobre los posibles orígenes de la vida y cómo es que evolucionaron los primeros organismos o prototipos de ellos.
De acuerdo con el modelo del big bang, el universo se formó hace 13 a 15 mil millones de años y aún se encuentra en expansión. La tierra se formó hace más de cuatro mil millones de años a partir de desechos rocosos que giraban en torno al Sol. Su atmósfera temprana consistía principalmente de gases volcánicos y contenía un mínimo de oxígeno.
Las simulaciones de laboratorio suministran evidencia indirecta de que los compuestos orgánicos como aminoácidos y nucleótidos se autoensamblan de manera espontánea en condiciones como las que se cree que prevalecían en la Tierra primitiva. De manera alterna, los bloques constitutivos de la vida podrían haberse formado en las profundidades del espacio y llegado a la Tierra en meteoritos.
Las proteínas que aceleran reacciones metabólicas podrían haberse formado por primera vez cuando se pegaron aminoácidos al barro, y después se enlazaron gracias al calor del Sol. O bien, los reactivos podrían haber comenzado a interaccionar dentro de diminutos huecos en rocas cercanas a las ventilas hidrotermales de las profundidades marinas, que emiten agua sumamente caliente y rica en minerales.
Se forman estructuras similares a la membrana cuando se mezclan proteínas o lípidos con agua. Esto sirve de modelo para protocélulas, que quizá hayan precedido a las células.
El mundo del ARN, es una época en que el ARN era el material genético, tal vez precedió a los sistemas basados en ADN. El ARN sigue siendo parte de los ribosomas que efectúan la síntesis protéica en todos los organismos. El descubrimiento de las ribozimas que son ARN que actúan como enzimas, apoya la hipótesis del mundo del ARN. En comparación con el ADN, el ARN se descompone con relativa facilidad. El cambio de ARN a ADN habría hecho aún más estable genoma y también habría constituido una defensa contra virus que atacaban a las células basadas en ARN.
Los fósiles y la determinación de la secuencia genética sugieren que la primera vida evolucionó hace alrededor de 3 a 4 mil millones de años. Fue procariota y, como los niveles de oxígeno eran bajos, probablemente anaerobia. Antes de eso, una divergencia separó a los ancestros de las bacterias del ancestro común de arqueas y eucariontes.
La fotosíntesis evolucionó en un linaje bacteriano, y la primera vía que evolucionó fue la cíclica. esta vía de fotosíntesis fue modificada en las cianobacterias, donde se hizo no cíclica y se liberó oxígeno como subproducto.
Tapetes de bacterias fotosintéticas dominaron los mares durante miles de millones de años. Con el transcurso de generaciones, estos tapetes formaron capas con los sedimentos y dieron lugar a los estromatolitos, estructuras con forma de domo que más tarde se fosilizaron. El oxígeno liberado por las abundantes cianobacterias se acumuló y modificó la atmósfera de la Tierra. El aumento de los niveles de oxígeno favoreció la evolución de la respiración aerobia.
Los protistas fueron las primeras células eucariontes, y sus fósiles datan de hace aproximadamente más de dos mil millones de años. Al comenzar el Cámbrico, hace 570 millones de años, todos los principales linajes eucariontes ya vivían en los mares.
Las membranas internas de las células eucariontes, como la membrana nuclear y el retículo endoplásmico, podrían haber evolucionado por modificaciones de repliegues de la membrana plasmática. Es muy probable que las mitocondrias y los cloroplastos hayan evolucionado por endosimbiosis, proceso evolutivo por el cual una célula entra dentro de otra y habita allí. Más tarde, con el transcurso de varias generaciones, las células huésped y parásita llegan a depender una de otra para procesos metabólicos esenciales.
La evidencia de muchas fuentes nos permite reconstruir el orden de eventos y construye una línea de tiempo hipotética para la historia de los seres vivos.
La astrobiología es un campo de estudio de los orígenes, la evolución y la persistencia de la vida sobre la Tierra en relación con la vida en el universo. Los astrobiólogos estudian la vida en hábitats extremos sobre la tierra como modelo para lo que podría sobrevivir en otros planetas. En nuestro propio sistema solar, Marte y Europa (una luna de Júpiter) tienen agua y se consideran posibles cunas de la vida. Algunos planetas distantes que tienen condiciones similares a las de la tierra también podrían albergar vida.