大约36亿年前，地球上出现了第一个有生命的细胞。探索生命起源和细胞诞生不仅对生物学至关重要，也对宇宙学有着深远的意义。细胞的起源可以从三个角度来考虑：①真核生物中构成所有细胞的真核细胞的起源；②与生命起源同时出现的原核细胞的起源；③最近发展的三界学说，即古核细胞的起源。要理解生命的起源，我们必须追溯到与生命相关的元素和化学分子的起源。这些元素，如碳、氢、氧、氮、磷和硫，是在所谓的“大爆炸”之后，通过元素的演化形成的。大约66亿年前，银河系发生了一次巨大的爆炸，其残骸和散落的物质在长时间的凝聚后，大约在46亿年前形成了太阳系。地球，作为太阳系的一部分，也在大约46亿年前形成。随着地球的形成，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，转化为动能和热能，导致地球温度升高。地球内部元素的放射性热能也起到了升温的作用，使得早期的地球处于熔融状态。在旋转过程中，地球的物质发生了分异，重的元素下沉形成地核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐形成了层次结构。大约在38亿年前，出现了原始地壳，这与月球表面的岩石年龄相符。生命的起源和演化与宇宙的起源和演化密切相关。生命的构成元素，如碳、氢、氧、氮、磷和硫，都源自“大爆炸”后元素的演化。证据表明，前生物阶段的化学演化不仅发生在地球上，也可能在宇宙空间中进行。在星际空间中，一些生物分子，如氨基酸和嘌呤，可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，并在行星表面的一定条件下，形成了像多肽和多聚核苷酸这样的生物高分子。经过一系列的前生物演化阶段，最终在地球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。从那时起，生物学的演化开始了，导致了今天地球上无数复杂的生命形式的出现。大约38亿年前，地球上形成了稳定的陆块。各种证据表明，液态的水圈可能是热的，甚至是沸腾的。一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。原始地壳的出现标志着地球从天文行星时代进入地质发展时代，具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。然而，在很长的时间内，并没有出现太多的生物。直到距今5.4亿年前的寒武纪，带壳的后生动物才大量出现，因此，寒武纪以后的地质时代被称为显生宙。太古宙（Archean）是最古老的地史时期，从生物界看，这是原始生命出现及生物演化的初级阶段。从非生物界看，太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列斗高特殊沉积物的时期；也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期，又是一个重要的成矿时期。元古宙（Proterozoic）初期，地表已经出现了一些范围较广、厚度较大、相对稳定的大陆板块。早元古代晚期的大气圈已含有自由氧，随着植物的日益繁盛与光合作用的不断加强，大气圈的含氧量继续增加。震旦纪（Sinian period）是元古代最后期一个独特的地史阶段。从生物的进化看，震旦系因含有无硬壳的后生动物化石，而与不含可靠动物化石的元古界有了重要的区别。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物，末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛，微体古植物出现了一些新类型，叠层石在震旦纪早期趋于繁盛，后期数量和种类都突然下降。1977年10月，科学家在南非34亿年前的斯威士兰系的古老沉积中发现了200多个古细胞化石，将生命起源的时间定在34亿年前。不久，科学家在35亿年的岩石层中找到了最原始的生物蓝藻、绿藻化石，不得不将生命的源头继续上溯。因为地球上8亿年前就出现了真核生物，那时候是震旦纪。而只有地球上有了充足的氧气之后，真核细胞才可能出现。而在此之前，都是厌氧的原核生物。

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