Эволюция живых существ может быть понята только в контексте геологического времени.
Достоверные следы жизни известны в геологической летописи Земли с того самого момента, когда возникает принципиальная возможность их фиксации. Таким образом, жизнь на Земле возникла, очевидно, еще в доархейские времена, а в архее Земля уже была колыбелью для широкого диапазона бактериальной жизни. Очевидно, авто- и гетеротрофность возникли одновременно, поскольку их изолированное существование представляется невозможным.
Условия на Земле в палеоархее были еще очень экстремальными: температура океана 50–80°C, сильнейшая вулканическая и гидротермальная активность, полное отсутствие кислорода в атмосфере, высокая степень ультрафиолетового излучения, частое падение метеоритов. И все же, даже в самых древних осадочных породах уже имеются следы жизни, которые постепенно становятся все более явными (отложения бактериальных матов, прокариотные микроокаменелости).
Древнейшие следы жизни в палеоархее приурочены к зеленокаменным поясам Пилбара в Австралии и Барбертон в Южной Африке. Эти знаменитые местонахождения — сланцы Апекс с самыми древними известными микрофоссилиями, найденными профессором Уильямом Шопфом, группа Онвервахт (формации Хооггеноег и Кромберг, сланцы Бак Риф) и другие.
В палеоархее продолжали развиваться бактериальные сообщества на мелководьях и у гидротермальных источников, оставившие после себя многочисленные ископаемые строматолиты в сланцах Стрелли Пул, группе Фиг Три (Фиговое дерево), формации Пещеры Кенгуру из группы Салфер Спрингс.
3,2–2,8 млрд. лет назад. Биологическая активность в мезоархее значительно расширилась, в основном, в бескислородных условиях. В это время уже существовали многочисленные оазисы жизни, расположенные в зонах гидротермальной активности, связанной с подводным вулканизмом в обстановках, подобных современным океаническим плато и вулканизмом в задуговых бассейнах. В этих условиях обитали хемолитотрофные микроорганизмы, метаболизм которых не требовал солнечного света и кислорода.
Древнейшие следы жизни в мезоархее становятся все более очевидными. Их все чаще находят уже не только в таких известных местах Австралии и Южной Африки, как группа Инсузи, Мозаан, но также в Центральной Карелии и Канаде.
2,8–2,5 млрд. лет назад. Весь неоархей и мезопротерозой длилась «золотая эра» строматолитов. Различные морфотипы от слоистых до микропальчиковых, обитавшие на отмелях и мелководьях ниже приливно-отливной зоны, в форме куполов, ветвящихся колонн и глубоководных конусов, экстенсивно участвовали в создании карбонатных платформ и первых обширных рифов. Но микрофоссилии все еще остаются редкими.
Несмотря на то, что в неоархее жизнь еще не выходила за пределы бактериальных форм, количество находок микрофоссилий и строматолитов постоянно увеличивается. Это такие известные местонахождения, как формация Тумбиана, Маддина, Манджери и находки кратона Дхарвар в Южной Индии.
В неоархее бактериальная жизнь продолжает господствовать в древних земных океанах. Наиболее известные местонахождения следов жизни — это формация Джирина, окрестности огромного стратовулкана Бэк Ривер в Канаде, формация Чешир, субгруппа Шмидтсдриф и другие.
Бактерии постепенно осваивают кислородный фотосинтез, хотя существенные результаты это даст только в следующую, протерозойскую эру. В конце неоархея находки следов жизни становятся все более распространенными. Среди них стоит отметить группу Малмани, плато Гаап, формации Науга, Когелбеен, Гамохаан и другие.