As primeiras formas de vida na Terra remontam a organismos unicelulares primitivos, há cerca de 3,5 mil milhões a 4,1 mil milhões de anos. Estes organismos mostram um processo evolutivo surpreendente. Os organismos unicelulares são divididos em duas categorias principais: procariontes e eucariontes. Embora os procariontes sejam geralmente unicelulares, sua origem e evolução permanecem um mistério para a ciência.
Os organismos unicelulares são considerados a forma de vida mais antiga, e este reconhecimento leva-nos a explorar profundamente os antecedentes e os mecanismos da sua evolução.
Os procariontes (como bactérias e arquéias) não possuem organelas estruturadas por membrana, sendo a mais comum o núcleo. O DNA desses organismos é encontrado em regiões irregulares chamadas ribossomos. Em contraste, os eucariotos têm uma variedade de organelas cercadas por membranas dentro de suas células, como mitocôndrias e genossomos, o que torna os eucariotos mais diversificados e especializados funcionalmente.
Conforme descrito na atual "hipótese do mundo do RNA", o início da vida pode ter sido baseado em moléculas de RNA e evoluído através da capacidade de catalisar reações químicas orgânicas e auto-replicação. Além disso, a complexidade da vida parece ter surgido da compartimentação necessária para as reações químicas (isto é, o surgimento das membranas celulares), o que permitiu a independência das reações químicas da interação com o ambiente externo.
A formação de cristais simples, a estrutura original da membrana das células antigas, não é apenas a origem da vida, mas também lançou as bases para a subsequente diversidade biológica.
Os procariontes existem numa ampla variedade de ambientes, e algumas espécies, conhecidas como extremófilos, prosperam mesmo nos ambientes mais adversos. As bactérias estão entre as formas de vida mais antigas da Terra e são altamente adaptáveis. Por exemplo, as cianobactérias fotossintéticas foram capazes de alterar a composição da atmosfera da Terra primitiva através da fotossíntese, libertando oxigénio, um processo que abriu o caminho para a evolução da vida multicelular.
A evolução das cianobactérias não apenas molda o meio ambiente da Terra, mas também fornece a base de oxigênio necessária para que a vida floresça na Terra.
O surgimento dos eucariontes ocorreu provavelmente entre 2 e 1,4 bilhões de anos atrás, marcando um passo importante na evolução da vida. As células eucarióticas não dependem mais da simplicidade das células procarióticas, que possuem organelas especializadas para realizar vários processos vitais. De acordo com a teoria da endossimbiose, a existência de organelas como mitocôndrias e cloroplastos sugere que seus ancestrais eram bactérias que viviam juntas com outros organismos na célula.
A teoria da endossimbiose explica como, ao longo do tempo, procariontes simples evoluíram para os organismos eucarióticos complexos de hoje.
A diversidade de organismos unicelulares não existe apenas entre os procariontes. Muitos eucariontes, como protozoários, algas unicelulares e leveduras, também apresentam uma variedade de estilos de vida e adaptações evolutivas diferentes. Dentre eles, os protozoários podem ser divididos em diferentes categorias de acordo com os diferentes modos de movimento, o que lhes permite adaptar-se a diversos ambientes.
Ao compreender a evolução dos organismos unicelulares, podemos não só revelar os segredos da origem da vida, mas também obter uma compreensão mais completa da diversidade biológica e de como se adaptam ao seu ambiente. Tudo isto levanta uma questão mais profunda: se a evolução dos procariontes é assim, como é que tal evolução afectará o desenvolvimento dos organismos futuros?