Возникнув примерно 4,5 млрд. лет назад, биосфера прошла несколько этапов эволюционного развития:
Первый этап - возникновение предбиологических систем.
Первоначально из метана, аммиака, водорода и паров воды образовались простые органические соединения (аминокислоты, сахара и т.п.). Возможными источниками энергии для их образования являлись ультрафиолетовое излучение Солнца, электрические атмосферные разряды, радиоактивные частицы, космические излучения, высокие температуры и активная вулканическая деятельность.
В отсутствие кислорода, который мог бы их разрушить, и живых организмов, которые использовали бы их в качестве пищи, абиогенно (т.е. без участия живого) образовавшиеся органические вещества накапливались в Мировом океане, возникшем по мере охлаждения поверхности Земли вследствие конденсации водяных паров и выпадения осадков.
Эти органические молекулы подвергались процессам разрушения и синтеза, создавая первый круговорот веществ.
В местах концентрации органических молекул возникали коллоидные сгущения - коацерваты или коацерватные капли, которые являлись предбиологическими системами, поглощая из окружающей среды нужные им вещества и удаляя ненужные.
Второй этап - возникновение жизни из неживой материи - начался примерно 3,5 млрд. лет назад. Важнейшими составными частями этого этапа явились:
· возникновение белкового синтеза, контролируемого нуклеиновыми кислотами;
· образование мембранных структур.
Считается, что формирование первых клеток произошло тогда, когда молекулы нерастворимых в воде органических веществ (липидов) в водной среде случайно образовали мембранные структуры, заключавшие в себе смесь самовоспроизводящихся молекул: нуклеиновых кислот и белков.
Постепенное накопление различий в химическом составе клеток привело к их функциональному разделению: различные клетки стали отвечать за разные функции (подвижность, выделения и т.д.). Первые примитивные клетки (древние прокариоты) постепенно, в течение примерно 2,5 млрд. лет, преобразовались в более сложные многоклеточные структуры - эукариоты, которые в последующем сформировали современную флору и фауну.
От первоначального круговорота органического вещества произошел переход к биологическому круговороту - непрерывному обмену веществом и энергией между живыми организмами и окружающей средой в течение всей жизни организмов и после их гибели.
Третий этап - возникновение человека (антропогенный этап) - начался около 1,5 млн. лет назад с момента появления первых человекообразных существ. Трудовая деятельность людей обусловила их ускоренную биологическую эволюцию, появление сознания и речи. В результате человечество превратилось в мощную силу, меняющую всю природную среду.