Evolusi dan sejarah kehidupan di Bumi
Keturunan
Bukti yang luar biasa bahawa semua kehidupan di Bumi telah berkembang dari nenek moyang bersama dalam rantai yang tidak putus sejak asalnya. Prinsip evolusi Darwin diringkaskan oleh fakta berikut. Semua hidup cenderung meningkat: lebih banyak organisme dikandung, dilahirkan, menetas, bercambah dari biji, tumbuh dari spora, atau dihasilkan oleh pembelahan sel (atau cara lain) daripada yang mungkin dapat bertahan. Setiap organisma yang dihasilkan berbeza-beza, walaupun sedikit, dengan cara yang dapat diukur dari kerabatnya. Dalam persekitaran tertentu pada waktu tertentu, varian yang paling sesuai dengan persekitaran tersebut cenderung meninggalkan lebih banyak keturunan daripada yang lain. Keturunan menyerupai nenek moyang mereka. Variasi organisma akan meninggalkan keturunan seperti mereka sendiri. Oleh itu, organisma akan menyimpang dari nenek moyang mereka dengan masa. Istilah pemilihan semula jadi adalah ringkas kerana mengatakan bahawa semua organisma tidak bertahan untuk meninggalkan keturunan dengan kebarangkalian yang sama. Mereka yang hidup hari ini telah dipilih berbanding yang serupa yang tidak pernah dapat bertahan atau dikandung. Semua organisma di Bumi hari ini sama-sama berevolusi kerana semua mempunyai nenek moyang asli yang sama yang menghadapi pelbagai ancaman terhadap kelangsungan hidup mereka. Semua telah bertahan sejak kira-kira 3,7 miliar hingga 3,5 miliar tahun yang lalu selama Era Archean (4 miliar hingga 2,5 miliar tahun yang lalu), produk dari proses evolusi yang hebat dengan asas biologi molekulnya yang serupa. Kerana persekitaran Bumi sangat bervariasi, perincian sejarah evolusi mana-mana organisma berbeza dengan spesies lain walaupun terdapat persamaan kimia.
Penumpuan
Di mana sahaja persekitaran Bumi adalah heterogen. Gunung, lautan, dan padang pasir mengalami suhu, kelembapan, dan ketersediaan air yang melampau. Semua ekosistem mengandungi persekitaran mikro yang beragam: oseanik yang kekurangan oksigen, tanah kaya sulfida atau amonia, singkapan mineral dengan kandungan radioaktif tinggi, atau mata air kaya organik, misalnya. Selain faktor fizikal ini, persekitaran organisma mana pun melibatkan organisma lain di sekitarnya. Untuk setiap keadaan persekitaran, terdapat ceruk ekologi yang sesuai. Pelbagai ceruk ekologi yang terdapat di Bumi cukup luar biasa. Bahkan retakan basah di granit penuh dengan bakteria "pemakan batu". Niche ekologi dalam sejarah kehidupan telah diisi secara bebas beberapa kali. Sebagai contoh, yang cukup mirip dengan serigala mamalia plasenta biasa adalah serigala marsupial, thylacine (pupus sejak tahun 1936) yang tinggal di Australia; kedua mamalia pemangsa mempunyai persamaan yang mencolok dalam penampilan dan tingkah laku fizikal. Bentuk yang sama dengan gerakan laut berkelajuan tinggi berkembang secara bebas sekurang-kurangnya empat kali: di Stenopterygius dan reptilia Mesozoik lain; dalam tuna, yang merupakan ikan; dan di lumba-lumba dan anjing laut, yang merupakan mamalia. Evolusi konvergen dalam bentuk hidrodinamik timbul dari kenyataan bahawa hanya terdapat sebilangan kecil penyelesaian untuk masalah pergerakan laut berkelajuan tinggi oleh haiwan besar. Mata, reseptor cahaya yang membuat gambar, telah berkembang secara bebas lebih dari dua lusin kali bukan hanya pada haiwan di Bumi tetapi dalam protista seperti dinomastigote Erythropsodinium. Rupa-rupanya struktur seperti kelopak mata paling baik menyelesaikan masalah rakaman visual. Di mana fizik atau kimia menetapkan satu penyelesaian yang paling berkesan untuk masalah ekologi tertentu, evolusi dalam garis keturunan yang berbeza sering cenderung menuju penyelesaian yang serupa dan hampir sama. Fenomena ini dikenali sebagai evolusi konvergen.
Penjanaan spontan
Kehidupan akhirnya adalah proses material yang timbul dari sistem material yang tidak hidup secara spontan - dan sekurang-kurangnya sekali pada masa lalu. Bagaimana kehidupan bermula dibincangkan di bawah. Namun tidak ada bukti untuk penjanaan spontan sekarang. Penjanaan spontan, juga disebut abiogenesis, proses hipotetis di mana organisma hidup berkembang dari bahan tidak hidup, mesti ditolak. Menurut teori ini, potongan keju dan roti yang dibalut kain dan ditinggalkan di sudut gelap dianggap menghasilkan tikus, kerana setelah beberapa minggu tikus muncul di kain. Banyak yang mempercayai penjanaan spontan kerana ia menjelaskan kejadian seperti belatung yang mengerumuni daging yang membusuk.
Menjelang abad ke-18 telah menjadi jelas bahawa tumbuhan dan haiwan tidak dapat dihasilkan oleh bahan yang tidak hidup. Asal mikroorganisma seperti ragi dan bakteria, bagaimanapun, tidak sepenuhnya ditentukan sehingga ahli kimia Perancis Louis Pasteur membuktikan pada abad ke-19 bahawa mikroorganisma membiak, bahawa semua organisma berasal dari organisma yang sudah ada, dan bahawa semua sel berasal dari sel yang sudah ada. Lalu bukti apa yang ada untuk kehidupan terawal di Bumi?
