地球上所發生的一切可能跟許多星球上的生物進化多少有些類似，但是就蛋白質的組成和化學性質或腦神經係統這樣的細節而言，地球上的生物史在整個銀河係裏可能是獨一無二的。地球是46億年之前由星際氣體和塵埃凝結而成的。根據化石所提供的證據，我們知道，沒多久——大概40億年之前，在原始地球的湖海裏就產生了生命，最初的生物還沒有單細胞生物體——這已經是一種相當高級的生物形態——那麼複雜。最初的活動也簡單得多。當時，閃電和太陽輻射的紫外線正在分解原始大氣層中氫含量很高的簡單分子，分解的碎片又自動結合成越來越複雜的分子。這種早期的化學物質溶解在海洋裏，形成了一種逐漸複雜的有機液。最後，有一天，純粹是出於偶然，出現了一種能夠利用有機液裏的其他分子作為預構件粗略地複製自己的分子。
這就是脫氧核糖核酸（dna）——地球生命的基本分子——的最早祖先，它的狀貌像螺旋狀梯子，我們可以在分子的四個不同部位找到它的梯級。這些梯級稱為核苷酸。它們構成了遺傳密碼的四個字母，扼要地發出生殖特定生物體的遺傳指令。地球上的每一種生物都有各自不同的遺傳指令，但是它們使用的書麵語言基本上是一樣的。生物體之所以不同是因為它們的核酸指令不同，突變就是核苷酸的變化，它會遺傳給下一代，是一種真實遺傳。因為突變是核苷酸的隨機變化，所以大多數突變是有害的或致死的，它們的遺傳密碼會指令產生非官能酶。要通過突變改善一種生物體的功能，需要很長的時間，然而，正是因為這種不大可能發生的事情——百萬分之十厘米寬的核苷酸的有益的小突變，帶動了進化過程。
40億年前。地球是一個分子的樂園，當時還沒有捕食者。有些分子進行低效繁殖，它們競爭預製構件，粗略地複製自己。隨著繁殖、突變和對最低效品係的選擇性淘汰，進化不停地進行著，即便是在分子的位級也在不停地進行著。久而久之，分子的繁殖效能改善了，具有特別功能的分子終於結合在一起，形成一種分子集體——初始細胞。現今的植物細胞裏含有微型的分子工廠，稱為葉綠體，負責光合作用，將陽光、水和二氧化碳轉化成碳水化合物和氧。血液裏的細胞含有另一種不同的分子工廠，稱為線粒體，其作用是使食物跟氧結合在一起。從而使食物釋放出有用的能量。這些工廠現在仍然存在於動植物的細胞內，但是它們本身可能曾經是獨立生存的細胞。
到30億年前，若幹單細胞植物已經組合在一起，也許是因為在細胞一分為二之後，突變阻止了它們的分離，初始的多細胞生物體產生了。人體內的每個細胞都是一種公社，由曾經獨立生活的社員為了共同的利益而結合在一起，因此人是由100萬億個細胞組成的，我們每個人都是一個群體。
性大約是20億年前產生的。在那之前，新的生物體隻能從隨機突變——逐字逐句對遺傳指令變化的選擇——的積累過程中產生。進化一定是一個極其緩慢的過程，隨著性的產生，兩個生物體就能夠整段、整頁和整本地交換它們的dna遺傳密碼，繁殖出可供篩選的新品種。生物體有選擇地進行性的活動，那些對性的活動不感興趣的物體就迅速地絕滅。不僅20億年前微生物的情況是如此，我們人類現在對dna遺傳密碼的交換也有顯著的興趣。
到10億年前，由於協作的結果，植物已經深刻地改變了地球的環境。綠色植物會製造分子氧。因為當時的海洋充滿了簡單的綠色植物。所以氧正在變成地球大氣層的主要成分，結果以不可逆轉之勢改變了原來氫含量很大的大氣層的性質，從而結束了生物是由非生物過程產生的地球曆史時代。然而，輕而易舉地使有機分子瓦解，雖然我們喜歡它，但從根本上說，氧對沒有保護的有機物卻是一種毒藥。在生命的曆史上，大氣層的氧化造成了極大的危機，大量的生物體因為適應不了氧而滅亡，少數原始生物，例如肉毒杆菌和破傷風杆菌，即使現在也隻能生活在厭氧環境條件下。地球大氣層裏的氮的化學性質很不活潑，因此氮比氧溫和得多，但是氮也使生物付出了巨大的代價。總之，地球大氣層的99％源自生物，我們的天空是用生命換來的。