Evolution och livets historia på jorden
ärftlighet
Beviset är överväldigande att allt liv på jorden har utvecklats från vanliga förfäder i en obruten kedja sedan dess ursprung. Darwins utvecklingsprincip sammanfattas av följande fakta. Allt liv tenderar att öka: fler organismer är tänkta, födda, kläckas, grodd från frö, grodd från sporer eller produceras genom celldelning (eller på annat sätt) än som möjligen kan överleva. Varje organism som så produceras varierar, dock lite, på ett mätbart sätt från sina släktingar. I en given miljö vid en viss tidpunkt kommer de varianter som bäst passar den miljön att lämna mer avkommor än de andra. Avkommor liknar sina förfäder. Variantorganismer kommer att lämna avkomma som sig själva. Därför kommer organismer att avvika från sina förfäder med tiden. Begreppet naturligt urval är kortfattat för att säga att alla organismer inte överlever för att lämna avkommor med samma sannolikhet. De som lever i dag har valts ut relativt liknande som aldrig överlevt eller förökt. Alla organismer på jorden idag utvecklas lika eftersom alla delar samma forntida ursprungliga förfäder som mötte många hot mot deras överlevnad. Alla har kvarstått för ungefär 3,7 miljarder till 3,5 miljarder år sedan under Archean Eon (för 4 miljarder till 2,5 miljarder år sedan), produkter från den stora evolutionära processen med dess identiska molekylära biologiska baser. Eftersom jordens miljö är så varierad, skiljer sig de specifika detaljerna i organismernas utvecklingshistoria från en annan art trots kemiska likheter.
Konvergens
Överallt är jordens miljö heterogen. Berg, hav och öknar har extrema temperaturer, luftfuktighet och vattentillgänglighet. Alla ekosystem innehåller olika mikromiljöer: syreutarmat havsutsprung, sulfid- eller ammoniakrika jordar, till exempel mineralutsläpp med högt radioaktivitetsinnehåll eller kokande organiska rika fjädrar. Förutom dessa fysiska faktorer, involverar miljön i alla organismer de andra organismerna i sin omgivning. För varje miljöförhållande finns det en motsvarande ekologisk nisch. Olika ekologiska nischer som finns på jorden är ganska anmärkningsvärda. Även våta sprickor i granit är fyllda med "stenätande" bakterier. Ekologiska nischer i livets historia har fyllts oberoende flera gånger. Till exempel, ganska analogt med den vanliga varg- och däggdjursvargen var ryggen vargen, tylacinen (utdöd sedan 1936) som bodde i Australien; de två rovdjur har slående likheter i fysiskt utseende och beteende. Samma strömlinjeformade form för höghastighets marin rörelse utvecklades oberoende åtminstone fyra gånger: i Stenopterygius och andra mesozoiska reptiler; i tonfisk, som är fisk; och i delfiner och sälar, som är däggdjur. Konvergent utveckling i hydrodynamisk form beror på det faktum att det endast finns ett smalt utbud av lösningar på problemet med höghastighets marin rörelse av stora djur. Ögat, en ljusreceptor som gör en bild, har utvecklats oberoende mer än två dussin gånger, inte bara hos djur på jorden men hos protister som dinomastigoten Erythropsodinium. Uppenbarligen löser ögonaktiga strukturer bäst problemet med visuell inspelning. Där fysik eller kemi etablerar en mest effektiv lösning på ett givet ekologiskt problem, kommer utvecklingen i distinkta linjer ofta att vara mot liknande, nästan identiska lösningar. Detta fenomen är känt som konvergent evolution.
Spontan generation
Livet är i slutändan en materiell process som uppstod från ett icke-levande materialsystem spontant - och åtminstone en gång i det avlägsna förflutet. Hur livet har sitt ursprung diskuteras nedan. Ändå kan inga bevis för spontan generation nu citeras. Spontan generering, även kallad abiogenes, den hypotetiska processen genom vilken levande organismer utvecklas från icke-levande ämnen, måste avvisas. Enligt denna teori troddes bitar av ost och bröd som var lindade i trasor och lämnade i ett mörkt hörn att producera möss, eftersom efter flera veckor möss dök upp i trasorna. Många trodde på spontan generation eftersom det förklarade sådana händelser som tuggor som svärmde på rötnande kött.
Vid 1700-talet hade det blivit uppenbart att växter och djur inte kunde produceras av icke-levande material. Ursprunget för mikroorganismer som jäst och bakterier bestämdes emellertid inte helt förrän den franska kemisten Louis Pasteur bevisade under 1800-talet att mikroorganismer reproducerar sig, att alla organismer kommer från tidigare befintliga organismer och att alla celler kommer från tidigare existerande celler. Vilka bevis finns då för det tidigaste livet på jorden?
