วิวัฒนาการของเซลล์หมายถึงต้นกำเนิดทางวิวัฒนาการและการพัฒนาทางวิวัฒนาการของเซลล์ ในภายหลัง เซลล์เกิดขึ้นครั้งแรกเมื่ออย่างน้อย 3.8 พันล้านปีก่อน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ประมาณ 750 ล้านปีหลังจากที่โลกก่อตัวขึ้น^{[ 4 ]}

การพัฒนาเริ่มต้นของเซลล์ถือเป็นการเปลี่ยนผ่านจากเคมีก่อนกำเนิดสิ่งมีชีวิตไปสู่หน่วยย่อยที่มีลักษณะคล้ายเซลล์ในปัจจุบัน การเปลี่ยนแปลงขั้นสุดท้ายไปสู่สิ่งมีชีวิตที่ตรงตามนิยามทั้งหมดของเซลล์ในปัจจุบันนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการวิวัฒนาการอย่างมีประสิทธิภาพโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงแบบดาร์วิน

หากมองชีวิตจากมุมมองของ โมเลกุล ที่จำลองตัวเองได้เซลล์จะตอบสนองเงื่อนไขพื้นฐานสองประการ ได้แก่ การป้องกันจากสิ่งแวดล้อมภายนอกและการจำกัดกิจกรรมทางชีวเคมี เงื่อนไขแรกจำเป็นต่อการรักษาเสถียรภาพของโมเลกุลที่ซับซ้อนในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงและบางครั้งก็มีปฏิกิริยา ส่วนเงื่อนไขหลังเป็นพื้นฐานสำหรับการวิวัฒนาการของความซับซ้อนทางชีวภาพหากโมเลกุลที่ลอยตัวอย่างอิสระซึ่งเข้ารหัสเอนไซม์ไม่ได้ถูกปิดล้อมอยู่ในเซลล์ เอนไซม์เหล่านั้นจะส่งผลดีต่อโมเลกุลที่จำลองตัวเองได้ที่อยู่ใกล้เคียงโดยอัตโนมัติ ดังนั้น ผลที่ตามมาของการแพร่กระจายในสิ่งมีชีวิตที่ไม่แบ่งส่วนจะส่งผลให้เกิด " ปรสิตโดยปริยาย" ด้วยเหตุนี้แรงกดดันในการคัดเลือกต่อโมเลกุลที่จำลองตัวเองได้จึงต่ำลง เนื่องจากโมเลกุลที่ "โชคดี" ที่ผลิตเอนไซม์ที่ดีกว่าไม่ได้ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบเหนือโมเลกุลข้างเคียงอย่างเต็มที่ ในทางตรงกันข้าม หากโมเลกุลถูกปิดล้อมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ เอนไซม์ที่เข้ารหัสจะพร้อมใช้งานเฉพาะกับโมเลกุลนั้นเท่านั้น โมเลกุลนั้นจะได้รับประโยชน์จากเอนไซม์ที่มันเข้ารหัสอย่างเป็นเอกลักษณ์ เพิ่มความเป็นเอกลักษณ์และเร่งการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

การแบ่งส่วนอาจเริ่มต้นจากทรงกลมคล้ายเซลล์ที่เกิดจากโปรตีนอยด์ซึ่งสังเกตได้จากการให้ความร้อนกรดอะมิโนโดยใช้กรดฟอสฟอริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา พวกมันมีลักษณะพื้นฐานหลายอย่างที่เยื่อหุ้มเซลล์มี โปรโตเซลล์ที่ใช้โปรตีนอยด์เป็นพื้นฐานซึ่งล้อมรอบโมเลกุล RNA อาจเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์แรกบนโลก^{[ 5 ]}

อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือ ชายฝั่งของน่านน้ำชายฝั่งโบราณอาจเป็นสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาเซลล์ในระยะเริ่มต้น คลื่นที่ซัดเข้าฝั่งทำให้เกิดฟองละเอียดที่ประกอบด้วยฟองอากาศ น้ำตื้นตามชายฝั่งยังมีแนวโน้มที่จะอุ่นกว่า ซึ่งทำให้โมเลกุลมีความเข้มข้นมากขึ้นผ่านการระเหยในขณะที่ฟองอากาศที่ประกอบด้วยน้ำเป็นส่วนใหญ่มักจะแตกตัวอย่างรวดเร็ว ฟองอากาศที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบจะมีความเสถียรมากกว่าฟอสโฟลิปิดซึ่งเป็นวัสดุหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ เป็นตัวอย่างของสารประกอบน้ำมันทั่วไปที่พบได้ในทะเลก่อนกำเนิดสิ่งมีชีวิต^{[ 6 ]}

ตัวเลือกทั้งสองนี้จำเป็นต้องมีสารเคมีและสารอินทรีย์จำนวนมากเพื่อสร้างเซลล์ การรวมตัวของโมเลกุลอินทรีย์จำนวนมากน่าจะมาจากสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าซุปพรีไบโอติก ซุปพรีไบโอติกหมายถึงการรวบรวมสารประกอบอินทรีย์ทุกชนิดที่ปรากฏบนโลกหลังจากที่โลกก่อตัวขึ้น ซุปนี้น่าจะมีสารประกอบที่จำเป็นต่อการสร้างเซลล์ในยุคแรก^{[ 7 ]}

ฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยส่วน หัว ที่ชอบน้ำที่ปลายด้านหนึ่งและ ส่วนหางที่ไม่ชอบ น้ำ ที่ปลาย อีกด้านหนึ่ง พวกมันสามารถรวมตัวกันเพื่อสร้าง เยื่อหุ้ม สองชั้นได้ ฟองไขมันชั้นเดียวสามารถบรรจุน้ำมันได้เท่านั้นและไม่เอื้อต่อการกักเก็บโมเลกุลอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ ในทางกลับกัน ฟองไขมันสองชั้นสามารถบรรจุน้ำได้และน่าจะเป็นสารตั้งต้นของเยื่อหุ้มเซลล์ในปัจจุบัน หากมีการนำโปรตีนเข้ามาซึ่งเพิ่มความสมบูรณ์ของฟองเดิม ฟองนั้นก็จะมีข้อได้เปรียบ การสืบพันธุ์แบบดั้งเดิมอาจเกิดขึ้นเมื่อฟองแตกออก ปล่อยผลลัพธ์ของการทดลองลงสู่ตัวกลางโดยรอบ เมื่อสารประกอบที่เหมาะสมถูกปล่อยออกมาสู่ตัวกลางมากพอ การพัฒนาของโปรคาริโอตยูคาริโอตและสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์กลุ่มแรกก็สามารถเกิดขึ้นได้^{[ 8 ]}

อย่างไรก็ตาม เยื่อหุ้มเซลล์แรกไม่น่าจะประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดเนื่องจากมีความซึมผ่านต่ำ เพราะไอออนจะไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ แต่กลับมีข้อเสนอแนะว่าน่าจะประกอบด้วยกรดไขมัน เนื่องจากกรดไขมันสามารถแลกเปลี่ยนไอออนได้อย่างอิสระ ทำให้เกิดการไล่ระดับโปรตอนทางเคมีที่ยั่งยืนในปล่องไฮโดรเทอร์มอลที่เป็นด่าง ซึ่งอาจนำไปสู่ปฏิกิริยาเคมีก่อนกำเนิดสิ่งมีชีวิตผ่านการตรึง_CO2 ^{[ 9 ]}

บรรพบุรุษร่วมของสายพันธุ์เซลล์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน (ยูคาริโอต แบคทีเรีย และอาร์เคีย) อาจเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่แลกเปลี่ยนส่วนประกอบและยีนกันได้อย่างง่ายดาย โดยอาจประกอบด้วย:

• สิ่งมีชีวิตที่สร้างสารอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎ไม่ว่าจะโดยกระบวนการสังเคราะห์แสงหรือปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์
• สิ่งมีชีวิตที่กินสิ่งมีชีวิต อื่นเป็นอาหาร ซึ่งได้รับสารอินทรีย์จากการรั่วไหลของสิ่งมีชีวิตอื่น
• สิ่งมีชีวิตที่กินซากพืชซากสัตว์ซึ่งดูดซับสารอาหารจากสิ่งมีชีวิตที่เน่าเปื่อย
• สิ่งมีชีวิตที่กินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหารซึ่งมีโครงสร้างซับซ้อนเพียงพอที่จะห่อหุ้มและย่อยสลายสารอาหารที่เป็นอนุภาค รวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ด้วย

เซลล์ยูคาริโอติกดูเหมือนจะวิวัฒนาการมาจากชุมชนแบบพึ่งพาอาศัยกันของเซลล์โปรคาริโอติก ออร์แกเนลล์ที่มีดีเอ็นเอ เช่น ไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ เป็นส่วนที่เหลืออยู่ของแบคทีเรียและไซยาโนแบคทีเรีย โบราณที่หายใจด้วยออกซิเจนแบบพึ่งพาอาศัย กัน ซึ่งอย่างน้อยส่วนหนึ่งของเซลล์ที่เหลืออาจได้มาจาก เซลล์โปรคาริโอติกอาร์ เคียน บรรพบุรุษ แนวคิดเกี่ยวกับเซลล์โปรคาริโอติกอาร์เคียนมักเรียกว่าทฤษฎี เอนโดซิมไบโอติก ยังคงมีการถกเถียงกันอยู่ว่าออร์แกเนลล์เช่นไฮโดรจีโนโซมมีมาก่อนกำเนิดของไมโตคอนเดรียหรือในทางกลับกัน ดูสมมติฐานไฮโดรเจนสำหรับกำเนิดของเซลล์ยูคาริโอติก

ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าสายพันธุ์จุลินทรีย์ในปัจจุบันวิวัฒนาการมาจากชุมชนที่สันนิษฐานนี้ได้อย่างไร แต่เป็นเรื่องที่นักชีววิทยากำลังทำการวิจัยอย่างเข้มข้น โดยได้รับแรงกระตุ้นจากการค้นพบใหม่ๆ มากมายในวิทยาศาสตร์จีโนม^{[ 10 ]}

หลักฐานสมัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าวิวัฒนาการของเซลล์ในยุคแรกเริ่มเกิดขึ้นในโลกชีวภาพที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากชีววิทยาสมัยใหม่ เชื่อกันว่าในโลกโบราณนี้ บทบาททางพันธุกรรมของ DNA ในปัจจุบันส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วย RNA และการเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่ก็ถูกควบคุมโดย RNA (กล่าวคือ โดยไรโบไซม์ซึ่งเป็นคู่ของเอนไซม์) แนวคิดนี้เป็นที่รู้จักในชื่อสมมติฐานโลกของ RNA

ตามสมมติฐานนี้ โลก RNA โบราณได้เปลี่ยนผ่านไปสู่โลกเซลล์สมัยใหม่ผ่านวิวัฒนาการของการสังเคราะห์โปรตีน ตามด้วยการแทนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาไรโบไซม์ของเซลล์จำนวนมากด้วยเอนไซม์ที่ใช้โปรตีน โปรตีนมีความยืดหยุ่นในการเร่งปฏิกิริยามากกว่า RNA เนื่องจากมีหมู่ข้างเคียงของกรดอะมิโนที่หลากหลายซึ่งมีลักษณะทางเคมีที่แตกต่างกัน บันทึก RNA ในเซลล์ที่มีอยู่ดูเหมือนจะเก็บรักษา ' ฟอสซิลโมเลกุล ' บางส่วนจากโลก RNA นี้ ฟอสซิล RNA เหล่านี้รวมถึงไรโบโซมเอง (ซึ่ง RNA เร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะเปปไทด์) ตัวเร่งปฏิกิริยาไรโบไซม์สมัยใหม่RNase Pและ RNA ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

รหัสพันธุกรรมที่เกือบจะเป็นสากลยังคงรักษาหลักฐานบางอย่างเกี่ยวกับโลกของ RNA ไว้ ตัวอย่างเช่น การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับ transfer RNA เอนไซม์ที่เติมกรดอะมิโนให้กับ RNA เหล่านั้น (ขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์โปรตีน) และวิธีที่ส่วนประกอบเหล่านี้จดจำและใช้ประโยชน์จากรหัสพันธุกรรม ได้ถูกนำมาใช้เพื่อเสนอแนะว่ารหัสพันธุกรรมสากลเกิดขึ้นก่อนวิวัฒนาการของวิธีการกระตุ้นกรดอะมิโนสมัยใหม่สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน^{[ 11 ] [ 12 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}โพลิเมอร์ RNA แรกน่าจะเกิดขึ้นก่อน 4.17 พันล้านปีก่อน หากสิ่งมีชีวิตกำเนิดขึ้นในสภาพแวดล้อมน้ำจืดที่คล้ายกับบ่อน้ำอุ่นเล็กๆ ของดาร์วิน^{[ 18 ]}

วิวัฒนาการของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศอาจเป็นลักษณะดั้งเดิมและพื้นฐานของยูคาริโอตรวมถึงยูคาริโอตเซลล์เดียว จากการวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการ Dacks และ Roger ^{[ 19 ]}เสนอว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นไปได้ในบรรพบุรุษร่วมของยูคาริโอตทั้งหมด Hofstatter และ Lehr ^{[ 20 ]}ได้ทบทวนหลักฐานที่สนับสนุนสมมติฐานที่ว่ายูคาริโอตทั้งหมดสามารถถือได้ว่าเป็นการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เว้นแต่จะพิสูจน์เป็นอย่างอื่น

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศอาจเกิดขึ้นในโปรโตเซลล์ยุคแรกที่มี จีโนม RNA ( โลกของ RNA ) ^{[ 21 ]} ในตอนแรก โปรโตเซลล์ แต่ละ เซลล์ น่าจะมีจีโนม RNA เพียงหนึ่งเดียว (แทนที่จะเป็นหลายจีโนม) เนื่องจากจะทำให้อัตราการเติบโตสูงสุด อย่างไรก็ตาม การเกิดความเสียหายต่อ RNA ซึ่งขัดขวางการจำลองแบบ RNA หรือรบกวน การทำงานของ ไรโบไซม์จะทำให้การรวมตัวกับโปรโตเซลล์อื่นเป็นระยะเพื่อฟื้นฟูความสามารถในการสืบพันธุ์เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ รูปแบบการฟื้นฟูทางพันธุกรรมแบบง่ายๆ ในยุคแรกนี้คล้ายกับที่เกิดขึ้นในไวรัส RNA สายเดี่ยวแบบแบ่งส่วนที่มีอยู่ในปัจจุบัน (ดูไวรัสไข้หวัดใหญ่ A )

เมื่อดีเอ็นเอ แบบคู่กลาย เป็นรูปแบบหลักของสารพันธุกรรม กลไกการฟื้นฟูสารพันธุกรรมจึงวิวัฒนาการไปสู่กระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้นอย่างการรวมตัวใหม่แบบไมโอซิสซึ่งพบได้ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ในปัจจุบัน ดังนั้นจึงดูเหมือนว่าการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเกิดขึ้นในช่วงต้นของการวิวัฒนาการของเซลล์และมีประวัติการวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่อง

การถ่ายทอดยีน ในแนวนอน (Horizontal gene transferหรือ HGT) คือการเคลื่อนย้ายข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันในสปีชีส์เดียวกัน โดยส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรีย นี่ไม่ใช่การเคลื่อนย้ายข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างพ่อแม่กับลูกหลาน แต่เป็นการเคลื่อนย้ายโดยปัจจัยอื่น แตกต่างจากสัตว์ที่สืบพันธุ์และวิวัฒนาการโดยการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ แบคทีเรียวิวัฒนาการโดยการแบ่งปันดีเอ็นเอกับแบคทีเรียอื่นหรือกับสิ่งแวดล้อม

กลไกการถ่ายทอดสารพันธุกรรมโดยวิธี HGT ที่พบได้ทั่วไปมีอยู่ 3 วิธี ได้แก่:

• การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม : แบคทีเรียจะดูดซึมดีเอ็นเอจากสิ่งแวดล้อมเข้าไปในดีเอ็นเอของตัวเอง
• การถ่ายทอดยีนโดยแบคทีเรีย (Conjugation) : แบคทีเรียถ่ายทอดยีนจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งโดยตรง
• การถ่ายทอดยีน : แบคทีริโอเฟจ (ไวรัส) เคลื่อนย้ายยีนจากเซลล์แบคทีเรียหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง

เมื่อกลไกใดกลไกหนึ่งเหล่านี้เกิดขึ้นแล้ว แบคทีเรียจะยังคงขยายพันธุ์และพัฒนาความต้านทานต่อไป รวมถึงวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ การถ่ายทอดยีนในแนวนอน (HGT) เป็นสาเหตุหลักของการดูดซึมสารพันธุกรรมบางอย่างและการส่งต่อยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ (ARGs )

แม้ว่าต้นกำเนิดทางวิวัฒนาการของสายพันธุ์หลักของเซลล์ในปัจจุบันจะยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แต่ความแตกต่างหลักระหว่างสายพันธุ์หลักสามสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตระดับเซลล์ (เรียกว่าโดเมน) นั้นได้รับการยืนยันอย่างมั่นคงแล้ว

ในแต่ละโดเมนทั้งสามนี้การจำลองดีเอ็นเอการถอดรหัสและการแปลล้วนแสดงคุณลักษณะที่โดดเด่น มีอาร์เอ็นเอไรโบโซมสามเวอร์ชัน และโดยทั่วไปแล้วโปรตีนไรโบโซมแต่ละชนิดมีสามเวอร์ชัน หนึ่งเวอร์ชันสำหรับแต่ละโดเมนของสิ่งมีชีวิต เวอร์ชันทั้งสามของเครื่องมือสังเคราะห์โปรตีนนี้เรียกว่ารูปแบบมาตรฐานและการมีอยู่ของรูปแบบมาตรฐานเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดโดเมนทั้งสาม ได้แก่แบคทีเรีย อา ร์เคียและยูคาริโอตา (หรือยูคาริโอตา )ของเซลล์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน^{[ 22 ]}

แทนที่จะอาศัยยีนเพียงยีนเดียว เช่น ยีน ribosomal RNA หน่วยย่อยขนาดเล็ก (SSU rRNA) เพื่อสร้างวิวัฒนาการในยุคแรก หรือยีนเพียงไม่กี่ยีน ความพยายามทางวิทยาศาสตร์ได้เปลี่ยนไปเป็นการวิเคราะห์ลำดับจีโนมทั้งหมด^{[ 23 ]}

ต้นไม้วิวัฒนาการที่อิงตาม SSU rRNA เพียงอย่างเดียวไม่สามารถบันทึกเหตุการณ์วิวัฒนาการของยูคาริโอตยุคแรกได้อย่างแม่นยำ และบรรพบุรุษของเซลล์ที่มีนิวเคลียสแรกยังคงไม่แน่นอน ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์จีโนมที่สมบูรณ์ของยีสต์ยูคาริโอตแสดงให้เห็นว่ายีนจำนวนมากมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับยีนของแบคทีเรียมากกว่าอาร์เคีย และตอนนี้เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าอาร์เคียไม่ใช่บรรพบุรุษของยูคาริโอต ซึ่งขัดแย้งกับผลการค้นพบก่อนหน้านี้ที่อิงตาม SSU rRNA และตัวอย่างยีนอื่นๆ ที่จำกัด^{[ 24 ]}

สมมติฐานหนึ่งคือเซลล์ที่มีนิวเคลียสเซลล์แรกเกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตโบราณ (ไม่มีนิวเคลียส) สองชนิดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ซึ่งได้สร้าง ความสัมพันธ์ แบบพึ่งพาอาศัยกันเพื่อดำเนินกระบวนการเผาผลาญในด้านต่างๆ โดยคาดว่าฝ่ายหนึ่งเป็นเซลล์แบคทีเรีย และอีกฝ่ายเป็นเซลล์อาร์เคีย มีการตั้งสมมติฐานว่าความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันนี้ดำเนินไปโดยการหลอมรวมเซลล์ของทั้งสองฝ่ายเพื่อสร้าง เซลล์ ไคเมอริกหรือเซลล์ลูกผสมที่มีโครงสร้างภายในที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของนิวเคลียส ขั้นตอนต่อไปในแผนการนี้คือการถ่ายโอนจีโนมของทั้งสองฝ่ายเข้าไปในนิวเคลียสและการหลอมรวมกัน มีการเสนอสมมติฐานหลายรูปแบบเกี่ยวกับต้นกำเนิดของเซลล์ที่มีนิวเคลียส^{[ 24 ]}นักชีววิทยาคนอื่นๆ โต้แย้งแนวคิดนี้^{[ 10 ]}และเน้นย้ำถึงแนวคิดเรื่องการเผาผลาญของชุมชน ซึ่งเป็นแนวคิดที่ว่าชุมชนสิ่งมีชีวิตในยุคแรกๆ จะประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันมากมายเมื่อเทียบกับเซลล์ในปัจจุบัน และจะมีการแบ่งปันสารพันธุกรรมกันอย่างกว้างขวางมากกว่าจุลินทรีย์ในปัจจุบัน^{[ 25 ]}

"เซลล์แรกเกิดขึ้นในโลกก่อนชีวภาพด้วยการรวมตัวกันของหลายหน่วยที่ทำให้เวสิเคิลเดียวมีโอกาสพิเศษในการดำเนินการกระบวนการชีวิตที่สำคัญและแตกต่างกันถึงสามประการ ได้แก่ (ก) การคัดลอกโมเลกุลข้อมูล (ข) การดำเนินการฟังก์ชันเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ และ (ค) การเชื่อมโยงพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้ากับรูปแบบทางเคมีที่ใช้งานได้ สิ่งเหล่านี้จะส่งเสริมวิวัฒนาการของเซลล์และการเผาผลาญในภายหลัง กระบวนการสำคัญทั้งสามนี้น่าจะเกิดขึ้นและสูญหายไปหลายครั้งก่อนเซลล์แรก แต่เมื่อทั้งสามสิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกันเท่านั้น ชีวิตจึงเริ่มต้นขึ้นและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตตามทฤษฎีของดาร์วินจึงเริ่มขึ้น" (Koch และ Silver, 2005) ^{[ 26 ]}

“วิวัฒนาการของเซลล์สมัยใหม่เป็นปัญหาที่ท้าทายและสำคัญที่สุดที่สาขาชีววิทยาเคยเผชิญมา ในสมัยของดาร์วิน ปัญหานี้แทบจะนึกภาพไม่ออกเลย ตลอดช่วงศตวรรษที่ 20 ปัญหานี้ก็ยากที่จะแก้ไขได้ ไม่ว่าในกรณีใด ปัญหานี้ก็ถูกฝังอยู่ภายใต้หัวข้อรวมๆ ว่า “กำเนิดของชีวิต” ซึ่งเนื่องจากเป็นปัญหาทางชีววิทยา ไม่ใช่ปัญหาทาง (ชีว)เคมี จึงถูกละเลยไปโดยปริยาย ความสนใจทางวิทยาศาสตร์ในวิวัฒนาการของเซลล์เริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อมีการกำหนดแผนภูมิวิวัฒนาการสากล ซึ่งเป็นกรอบที่ต้องใช้ในการแก้ไขปัญหา แต่จนกระทั่งจีโนมิกส์ของจุลินทรีย์เข้ามามีบทบาท นักชีววิทยาจึงสามารถทำอะไรได้มากเกี่ยวกับปัญหาวิวัฒนาการของเซลล์” ( Carl Woese , 2002) ^{[ 25 ]}

• ชีวิตบนโลก
• ธรรมชาติสากลของชีวเคมี
• เอนโดซิมไบโอซิสและต้นกำเนิดของยูคาริโอตเก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 มิถุนายน 2017 ที่Wayback Machine
• กำเนิดของยูคาริโอต