Как бы то ни было, очевидно, что горячие моря на жаркой поверхности Земли 4500 млн лет назад содержали сложные органические молекулы, необходимые для построения и развития живых существ.

Первым объектом на Земле, который точно мог бы называться живым, была молекула с уникальной способностью к самовоспроизведению. Для этого она должна быть способной разрушать сложные молекулы вроде полисахаридов и использовать их составные части для построения собственной зеркальной копии. Любая особенность исходной молекулы, помогавшая ей в решении данной задачи, повышала бы ее шансы на выживание, и такая особенность могла сохраняться в процессе самовоспроизведения. Любая особенность, которая замедляла этот процесс, вела бы к вымиранию молекулы. Эволюция началась.

Такая деятельность продолжалась до тех пор, пока исходные полисахариды, находившиеся в «первичном бульоне», не оказались полностью израсходованы. Дальше протоорганизмы могли бы остаться без пищи, если бы не выработали способность самостоятельно синтезировать органику из неорганических веществ, используя солнечную энергию. Этот процесс, известный как фотосинтез, стал возможным благодаря наличию молекул хлорофилла.

Со временем в объект репликации стало включаться больше одной сложной молекулы – так появилась компактная органическая структура, известная как клетка. Некоторые из наиболее примитивных клеток не имели центрального ядра – места, где находится репродуктивный аппарат клетки (вместо этого данная функция была рассеяна по цитоплазме). Также существовали клетки с ядрами, у которых было гораздо большее будущее; в ходе эволюции мелкие клетки вошли в состав более крупных, оставаясь в них для выполнения каких-то жизненно важных межклеточных функций. Постепенно возникли более сложные образования, состоящие больше чем из одной клетки, и каждая клетка стала играть свою, особую роль в поддержании жизни всего объединения. В процессе эволюции появился организм.

Эволюция первых многоклеточных организмов могла идти по одному из двух возможных путей. Свободноживущие клетки разных типов могли объединяться в одну структуру, или же клетки переставали полностью обособляться в процессе деления и сохранялись вместе как единое целое. Но каким бы ни был путь их возникновения, эти многоклеточные организмы должны были быть более успешными, нежели сумма их частей: в ином случае они бы не выжили.

Клетки многоклеточных организмов не одинаковы – у них различающиеся функции в зависимости от того, какие ткани и органы они образуют. У более высокоорганизованных форм жизни некоторые из них являются строительными элементами, подобно клеткам костной ткани. Другие, такие как клетки крови, обеспечивают защиту от болезней и перенос питательных веществ, тогда как, скажем, нервные клетки образуют системы органов чувств и связи в организме. Дифференциация клеток в большинстве случаев происходит на стадии зародыша. Вначале все его клетки одинаковы. Исходная оплодотворенная яйцеклетка делится на две дочерние клетки, а те – на четыре, и так до тех пор, пока не образуется несколько сотен одинаковых клеток. В определенный момент развития зародыша эта стадия прекращается и образуются специфические клетки, предназначенные для выполнения определенных ролей в организме. Как происходит эта дифференциация клеток, неясно. Все ядра клеток содержат одинаковую генетическую информацию, но только часть ее используется при образовании новой клетки. Какие-то внутриклеточные факторы, вероятнее всего находящиеся внутри клеточного ядра, должны определять, какая часть генетического кода используется для построения новой клетки, таким образом, чтобы она могла выполнять присущую ей функцию.

Подходящие условия в атмосфере и на поверхности делают возможным существование жизни на планете, лежащей в пределах пояса вокруг Солнца, который называется экосферой. Этот пояс начинается чуть ближе орбиты Венеры и заканчивается за орбитой Марса. Меркурий, где максимальная температура на поверхности достигает +370 °C, слишком горячий, чтобы поддерживать существование жизни, а внешние планеты, становясь все холоднее вплоть до Нептуна, где максимальная температура ниже -200 °C, чересчур холодны.

В ранних океанах процветали одноклеточные и многоклеточные существа, растения и животные. Растения могли поглощать солнечную энергию и фотосинтезировать пищу из неорганического материала. Животные, неспособные самостоятельно производить пищу с помощью солнечного света, получали энергию, поедая растения. Это отличие в способах питания является основным между растениями и животными и отражается на строении и физиологии этих двух типов организмов. У растений, нуждающихся только в солнечном свете и неорганических веществах, нет необходимости передвигаться, оказавшись в благоприятных условиях, поэтому их клетки твердые и имеют жесткие стенки. У них есть плоские поверхности, поглощающие энергию (листья), которые направлены в сторону солнца, и удерживающие структуры (корни) – они поглощают питательные вещества и предохраняют растение от сдувания ветром или смывания водой. С другой стороны, животные в большинстве случаев должны передвигаться с места на место, поэтому у них в процессе эволюции выработались более гибкие клеточные стенки и система мускулов, делающие возможным передвижение. У животных развились органы чувств и нервная система, при помощи которых они оценивают окружающую обстановку и передают сигналы мускулам.

Геометрия самого тела животных связана с их способностями к передвижению. Те из них, кто не являются почти бесформенными, малоподвижными комками, фильтрующими пищу из проходящего течения воды, обладают либо радиальной, либо двусторонней симметрией.

Баланоглосс (Balanoglossus spp.) (В) – это полухордовое, промежуточная стадия между беспозвоночными и хордовыми – группой, которая включает позвоночных. Сходство между личинками баланоглосса, морской звезды (A) и голотурии (Б) – а обе последние являются иглокожими – может означать происхождение хордовых от беспозвоночных предков.

В начале кембрийского периода впервые в большом количестве появились животные с твердым покровом. Поскольку в норме в ископаемом состоянии сохраняются только панцири животных, лишь с этого времени становится хорошо известной дальнейшая история жизни. В кембрии эволюционировали все крупные группы (типы) животных – и радиально, и двусторонне симметричные. Животные с радиальной симметрией включают кишечнополостных (медузы и кораллы) и иглокожих (морские звезды и морские ежи). Формы, имеющие двустороннюю симметрию, распадаются на четыре основные группы: плеченогие – почти вымершая группа раковинных животных, моллюски – двустворчатые, морские улитки и похожие на наутилусов головоногие, членистоногие – представлены преимущественно трилобитами, а также несколько классов червей и червеобразных животных.

В мире беспозвоночных существует две формы симметрии: радиальная (A), при которой животные симметричны относительно оси, проходящей через их тело от вершины до основания, и двусторонняя (Б) – при ней животные симметричны относительно плоскости, проходящей вдоль их тел.

От одной из групп этих червеобразных животных, хордовых, в силуре произошли первые животные, имеющие позвоночник, – класс примитивных бесчелюстных рыб и предки всех позвоночных. Также в это время растения впервые вышли на сушу. На прибрежных мелководьях возникла группа растений, которые могли выживать, не будучи полностью погруженными в воду. В процессе эволюции у них появились жесткие стебли, призванные обеспечивать им опору, и внутренняя проводящая система, чтобы доставлять из земли воду и растворенные минеральные вещества и переносить из листьев произведенную пищу.