大自然經過億萬年演化，才從最初在地球極年輕時形成的簡單化合物，進而構成複雜的生物，整個過程發生過一連串變化，才有各種生物出現，而且個別生物的結構才變得極為複雜，這一切都是怎樣開始的呢?談到我們這個行星上生命起源的問題，第一個疑問就是：所有活的有機體所必需的兩種化合物，即蛋白質和核酸，怎能在地球的表麵上自然產生出來呢?今天，一位優秀的有機化學家，如果要合成一個活細胞裏維持生命必需的各種物質，是沒有什麽困難就辦得到的。然而，這些東西又怎能自行產生呢?

數年前，傑出的美國科學家哈洛德。尤列提出了一項卓越的構想，作為這個問題的解答。尤列的構想是依據近代解釋太陽係起源的星雲說。這個學說認為，各原行星最初都擁有延伸大氣，由氫和甲烷、氨、水汽等氫化合物組成。這些化合物裏的化學元素如氫、碳、氮、氧等，正好就是構成氨基酸的元素，而氨基酸又是蛋白質巨大分子的基本“構造單元”。尤列由此推論說，這些簡單化合物的分子，在受到太陽的紫外線輻射，以及接受大氣中雷暴的放電時，就能結合起來，形成較複雜的氨基酸分子。

為了證實這個構想，尤列叫他的學生史坦利．米勒做了一個實驗：把氫、甲烷、氨和水汽混合一起放人試管，連續接受放電幾天，然後拿試管內的物質去分析。結果發現了幾種蛋白質內常有的氫基酸，因而證實了尤列的假設。在地球形成初期，大氣仍充滿氫和氫化合物的時候，就可能不斷產生氨基酸。這些化合物慢慢澱積在地球表麵，在海水邊緣區形成濃溶液。生命所必需的一種化學成分就是這樣產生出來的。

生命所必需的另一種成分是核酸，我們對其起源所知極少。核酸的分子鏈中含有磷原子，這是大氣中可能沒有的。此外，核酸的合成需要高溫，而不需要紫外線輻射或放電。一項大膽假設認為，核酸是產白受過雨水衝洗的火山的活動，可是這項假設還沒有確切的實驗證明。

第二個疑問是：海水裏的這些蛋白質和核酸溶液，怎會演化成有繁殖能力的原始生物呢?地球上生物演化初期，達爾文的“生存競爭”原理無疑是起著作用的。事實上，達爾文的演化原理可以向後推過有生命與無生命的模糊界限，應用到簡單的無機反應。如果把鐵粉和銀粉?昆合物暴露於氧中，因為鐵的氧化過程比銀的迅速，所以產生的氧化鐵會比氧化銀多。同樣，溶於原始海洋裏的蛋白質分子，也必發生過演化的化學過程，但這個過程也許較為複雜。那些在本質上反應較迅速的分子，顯然較反應慢的分子占上風。

有機物初期生長的情形，仍是一個謎團，因為早期的生化反應，不能在當時的岩石裏留下化石遺跡。至於有機分子什麽時候和怎樣能夠繁殖其他有同樣化學性質的分子，現在也無法稽考。我們隻能推測，這種進展必定在已知最古老化石形成前的地質年代發生。地球上已知最古老的化石，是一件在南非一些黑矽石薄片中發現的原始細菌化石，約有35億年曆史。

在已發現最古老化石以前生存的有機體，我們也沒有多大機會發現大量的證據，因為較早期的生物，必定是非常微小的軟體有機體，與有機分子沒有多少差別。事實上，假如有某種法術，可以讓我們回到約30億年前的話，原始的水池裏和陸塊的岩質斜坡上，都會發現好像是沒有生命似的。隻有在縝密觀察之下，才能發現在這個行星表麵已有生命存在，而且許許多多不同的微生物甚至已在全力競爭求存。我們的行星在演化的早期階段，地表仍然暖和，而且目前海洋盆地裏的水，大部分還存於大氣中，構成一厚層濃雲。陽光不能直接穿透這層濃密的大氣到達地球表麵。在這種陰濕黑暗環境中仍能生長的生物，必然僅限於完全不需陽光就能生存的微生物。

這些原始有機體之中，有些必須依賴其周圍溶在水裏的有機物質維生，但是也有一些逐漸習慣於完全依賴無機養料。屬於第二類的“食礦物的”有機體，現仍可在“硫細菌和鐵細菌”內找到。它們藉硫和鐵的無體化合物起氧化作用，獲取生命力。這類細菌的活動，在地球表麵發展過程中，起了極重要的作用。舉例來說，鐵細菌可能與許多蘊藏豐富的沼鐵礦床有關。沼鐵礦是世界上工業用鐵的主要來源。

隨著時間的推移，地球表麵逐漸冷卻。積聚在地表的水越來越多，同時遮掩太陽的濃雲也逐漸消散。這時陽光很容易穿透大氣到達地球。在陽光的作用之下，有些原始微生物慢慢生出葉綠素。這樣使微生物能利用太陽輻射的能，把空氣中的二氧化碳變成生長所必需的簡單化合物。這種“賴空氣維生”的可能性，為有機生物的進化打開了新境界，最後達到目前可見於近代植物界的高度發展和複雜形態。

但是有些原始有機體選擇另一種生長方式。它們不靠利用空氣中的二氧化碳來合成養料，卻利用寄生在植物上攝取養料的方法，得到“現成的”碳化合物。其中有些寄生有機體，很快就生長出移動的能力，在競爭養料時大占便宜。在寄生生物中，又有一些對單植物養料感到不足，於是開始互食。捕捉食物的．需要，或逃避追捕的需要，演化出更好的移動方法。經過億萬年以後，終於養成動物界自行移動的適應性變化。

容易變形的軟體動物，不能在水裏迅速移動。要移動快捷，需有堅硬的流線型體形，以及配合堅硬“活動部分”操作的肌肉。堅硬的軀體部分還可抵禦攻擊，同時也是攻擊其他動物的好武器。在地球的原始海洋裏，適者才能生存。因此，這些優點的發展，使膠狀似的軟體動物，演化成生有利爪的堅甲動物。

堅硬肢體的進化，對動物有極大好處，也對近代古生物學家有極大幫助。有關古代軟體有機體的資料，隻靠偶然在軟沙裏發現的一些痕跡，都是可遇不可求的。但是生有堅硬的甲殼或骨骼的動物，則可藉它們的化石從事研究，一如它們還活在今天那樣。

嚴格來說，地球的生物史，起自動物開始生出堅硬的肢體和軀體之時。近代博物館內，陳列出許多甲殼和骨骼，使我們可以見到近古的生物體型，但是遠古的原生有機體，則因時間久遠而不為人所知。