所有已知生物的复制子皆是DNA。DNA较原来的复制子复杂且其组成的复制子系统更为精细。
主条目：太古宙
生命
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主条目：生命起源和生物进化
参见：LUCA和层叠石
太阳系后期重轰炸期结束后，地球进入了太古宙，并诞生了生命。生命起源的详情仍是未知之数，然而仍有主要的原理被建立。如果把漫长的地球历史浓缩至一小时，那么动物是直到最后15分钟才出现的。而陆生动物则是在倒数6分钟时才出现的。爬行动物时代在这一小时快走完时，才持续不过2分多钟。生物发生说认为生命，或至少是有机化合物，可能是来自外太空；然而一般认为生命起源于地球。[8]大部份科学家认为生命是在地球上自然孕育，但生命出现的时间却极不确定；可能在大约40亿年前（此条目假设时钟的上午3时）。[9]
在地球早期的能量化学里，有一个分子（可能是其他东西）获取了自我复制的能力：复制子。此分子的性质并不清楚，其被现在生命的复制子DNA取代前，曾是生命的主要复制子。这个复制子在自我复制的过程里并非经常正确地复制：部份复制品包含了“错误”。如果这种转变消灭了分子的复制能力，则将不会有更多的复制品，而这条生命线将会灭绝。但在另一方面，少数变化使得分子的复制变得更快或更佳；这些“品系”的数量较多也较“成功”。当原料（其角色类似食物）消耗殆尽后，这些品系会利用其他物质，且可能会抑制其他品系的生长，使其数量增加。[10]少数不同的模型提出了复制子可能发展的方法。假设有不同的复制子，包括有机化合物如现代核酸里的蛋白质、磷脂、结晶体等[11]，甚至是量子系统。[12]现在并没有方法知道何种模型更为符合地球生命的起源。在众多较旧的理论里其中一条理论，与一条详细研究过的理论，会作为范例来解释其发生的可能性。火山、闪电与紫外线辐射释出的高能会使得简单化合物如甲烷与氨通过化学反应组合成较为复杂的分子[13]，众多的有机化合物组成了生命的基础。当这种“有机汤”的数量增加，不同的分子互相发生反应。有时更多复杂的分子可能会出现；可能肉体提供了一个框架来收集与集中有机物。[14]
部份分子的存在会加速了化学反应。而所有这些反应持续了很长时间，时多时少，直至一个新分子机缘巧合地出现：复制子（replicator）。其有著奇怪的特质，可以加速自我复制的化学反应，并开展生物进化。其他理论假一个不同的复制子。在任何情况，DNA在每一点均取代了复制子的功能；所有已知生命（部份病毒与普利昂蛋白除外）皆以DNA为遗传物质，且几乎都以相同方法作为讯息的编码。
细胞
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细胞膜的一小部份。此现代的细胞膜远较古代的双层磷脂（图中之蓝色部分）复杂。蛋白质与碳水化合物经由细胞膜有不同的调节物质通过的功能，并且与周围环境产生反应。
现代的生命的复制子是整齐地包装在细胞膜内的。而理解细胞膜的起源较理解复制子的起源容易，因为组成细胞膜的磷脂分子在置放于水中时经常会自发地形成一道双层膜。在特定环境下，很多这样的球体因此而形成（请参看“气泡理论”）。[15]现在无法得知此过程是早于或延续复制子的起源（或可能其在过去就是复制子）。
现在主流的意见是该复制子，在这点可能是RNA（请参看RNA世界学说），与其自我复制的器具和其他可能的生物分子已进化出来了。最初时原始细胞可能在其生长得过于巨大时发生爆裂；而四散的物质则可能重新殖民于其他“气泡”。稳定细胞膜的蛋白质，或其后协助其变得井然有序的蛋白质，使得这些细胞线的繁衍速度加快。RNA是较有可能的早期复制子之一，能同时储存遗传资讯与加速反应。在同一点上，DNA取代了RNA储存遗传资讯的角色，而蛋白质则是作为加速反应的酵素存在，RNA则只负责传送资讯并调节其过程。越来越多人相信这些早期细胞的进化与名为“黑烟囱”的海底火山爆发有关[16]，或是深层而热的岩石。[17]
然而，现在普遍相信众多细胞或原始细胞里，只有一种细胞存活。现有证据指出最后普遍共同祖先（LUCA）在早期太古代生存，假设时钟的上午5时30分（大约为三十五亿年前）或更早。[18][19]这个“最后普遍共同祖先”细胞是所有细胞的祖先，亦即是地球上所有生命的祖先。其可能为一个原核生物，拥有一层细胞膜，亦可能拥有核糖体，但欠缺了细胞核或真核细胞有膜状胞器如线粒体或叶绿体。就如所有现代细胞，亦使用DNA储存遗传基因，RNA作资讯传送与蛋白质合成，并拥有酵素作加速反应的用途。部份科学家相信与其说最后普遍共同祖先是单一个体，不如说其为在基因水平转移（Horizontal gene transfer）里的众多交换遗传基因资讯的族群。
光合作用与氧
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主条目：光合作用和氧气地质历史
参见：大氧化事件和条状铁层
太阳的能量为地球上的生命带来了一些主要改变。
太古宙结束于25亿年前的大氧化事件。最初的细胞相信全是异营生物，使用周围的有机分子（包括由其他细胞得来的有机分子）来作为原料与能量来源。[20]但食物供应渐渐减少，部份细胞演化出新的生存战略。与其依靠逐渐减少的自由存在的有机分子，这些细胞选择了太阳光作为能量来源。
这个转变的时间难以确测，但大约为假设时钟的上午8时[21]（大约为30亿年前），与现在的光合作用相类的功能在此刻可能已发展出来了。这使得太阳的能量不只被自营生物采用，而异养生物亦能摄取太阳能量。光合作用使用含量丰富的二氧化碳与水作为原料，配以太能光的能量，产生了富能量的有机分子（碳水化合物）。此外，光合作用过程亦生成了氧气。
最初其在海洋里与石灰岩、铁和其他矿物质结合，但当所有可利用的矿物皆已与其结合，氧气开始冒出水面在大气层里积聚。虽然每一个细胞只会产生少量氧气，但积少成多，经过长时间，大量细胞的新陈代谢作用慢慢地使地球大气层变为现在的状态。[22]这就是地球的第三道大气层。部份氧气变为臭氧，并在大气层上方凝聚，就是现在的臭氧层。臭氧层不断吸收大量的紫外线，这使得细胞可以殖民至海洋表面并最终殖民至地上[23]：没有臭氧层，紫外线会大量照射至地球表面，并使得受到照射的细胞产生不可承受的突变。而光合作用除了可以制造大量能量供细胞生存与隔开紫外线，其亦有著第三个主要的、使得世界改变的作用。氧气是有毒的，其含量的上升可能在当时使得地球上大量的生命死亡（“大氧化事件”）。[23]而有抵抗能力的生命则存活并繁衍，部份更发展出使用氧气来增进其新陈代谢作用的速度，并能由相同食物里摄取更多的能量。