ชีวิต ช่วงเวลา: ยุคอาร์เคียน – ปัจจุบัน (อาจมี ต้นกำเนิดจากยุค เฮเดียน )
สิ่งมีชีวิตหลากหลายรูปแบบบนแนวปะการัง
การจำแนกทางวิทยาศาสตร์
โดเมนซูเปอร์กรุ๊ปและอื่นๆ
ชีวิตบนโลก: ชีวิตระดับเซลล์ อาร์เคีย แบคทีเรีย ยูคาริโอตา อะมอร์เฟีย(รวมถึงสัตว์และเชื้อรา ) ครุมส์ ดิสโคบา เมตาโมนาดา มาลาวิโมนาดิดา แอนซีโรโมนาดีดา เฮมิมาสติโกโฟรา โปรโวรา ยาขับเหงื่อ อาร์คีพลาสติดา(รวมถึงพืช ) คริปติสตา แฮปติสตา TSAR ? [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] เทโลนีเมีย ส.ส. สตราเมโนไพลส์ อัลวีโอลาตา ไรซาเรีย ปาราคาริออน ( incertae sedis ) Parakaryon myojinensis สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์ ไวรัส[ก]

ชีวิตคือศักยภาพในสสารซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยหนึ่งหน่วยหรือมากกว่านั้นที่เรียกว่าเซลล์สำหรับกระบวนการต่างๆเช่นการส่งสัญญาณของเซลล์ การรักษาสมดุลภายในร่างกายการเผาผลาญการเจริญเติบโตของเซลล์การปรับตัว การตอบสนองต่อสิ่งเร้าและการสืบพันธุ์สิ่งมีชีวิตทุกชนิดในที่สุดก็จะถึงความตาย มีการเสนอ คำจำกัดความทางปรัชญามากมายเกี่ยวกับระบบสิ่งมีชีวิตเช่นระบบที่จัดระเบียบตัวเองการนิยามชีวิตมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากไวรัสซึ่งจำลองตัวเองได้เฉพาะใน เซลล์ เจ้าบ้านและความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตนอก โลก ซึ่งอาจแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตบนโลก มาก ชีวิตมีอยู่ทั่วโลกในอากาศ น้ำ และดิน โดยมี ระบบนิเวศมากมายที่ประกอบกันเป็นชีวภาคบางระบบนิเวศเหล่านี้เป็นสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งมีเพียงสิ่งมี ชีวิตที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อม สุดขั้ว เท่านั้นที่อาศัยอยู่ สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ ใด ระบบนิเวศหนึ่งเรียกว่า สิ่งมีชีวิตในระบบ นิเวศ นั้น

มีการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตมาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยมีทฤษฎีต่างๆ เช่นลัทธิวัตถุนิยมของเอมเปโดคลีสที่กล่าวว่าสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยธาตุสี่อย่างที่คงอยู่ตลอดกาลและลัทธิไฮโลมอร์ฟิซึมของอริสโตเติลที่กล่าวว่าสิ่งมีชีวิตมีวิญญาณและประกอบด้วยทั้งรูปและสสาร กำเนิดของ สิ่ง มีชีวิตอย่างน้อย 3.5 พันล้านปีก่อนส่งผลให้มีบรรพบุรุษร่วมกันสากลซึ่งวิวัฒนาการไปเป็นสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีอยู่ในปัจจุบัน โดยผ่านทาง สิ่งมีชีวิต ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว หลาย ชนิด ซึ่งบางชนิดได้ทิ้งร่องรอยไว้ในรูปของฟอสซิลความพยายามในการจำแนกสิ่งมีชีวิตก็เริ่มต้นจากอริสโตเติล เช่นกัน การจำแนกสมัยใหม่เริ่มต้นด้วย ระบบ การตั้งชื่อแบบทวิภาคของคาร์ล ลินเนียสในช่วงทศวรรษ 1740

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยโมเลกุลทางชีวเคมี ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจาก ธาตุเคมีหลักไม่กี่ชนิดสิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีโมเลกุลขนาด ใหญ่สองประเภท ได้แก่โปรตีนและกรดนิวคลีอิกซึ่งโดยทั่วไปคือDNAและRNAโมเลกุลเหล่านี้บรรจุข้อมูลที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด รวมถึงคำสั่งในการสร้างโปรตีนแต่ละประเภท โปรตีนทำหน้าที่เป็นเครื่องจักรที่ดำเนินกระบวนการทางเคมีต่างๆ ในชีวิตเซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างและหน่วยการทำงานของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก เช่นโปรคาริโอต ( แบคทีเรียและอาร์เคีย ) ประกอบด้วยเซลล์เดี่ยวขนาดเล็ก สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ ส่วน ใหญ่เป็น ยูคาริโอตอาจประกอบด้วยเซลล์เดี่ยวหรืออาจเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่า ปัจจุบันเรารู้จักสิ่งมีชีวิตเฉพาะบนโลกเท่านั้น แต่เชื่อว่าอาจมีสิ่งมีชีวิตนอกโลกนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังจำลองและสำรวจ สิ่งมีชีวิตเทียมอยู่

นิยามของชีวิตเป็นความท้าทายสำหรับนักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญามานานแล้ว^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}ส่วนหนึ่งเป็นเพราะชีวิตเป็นกระบวนการ ไม่ใช่สาระสำคัญ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}เรื่องนี้ซับซ้อนขึ้นเนื่องจากขาดความรู้เกี่ยวกับลักษณะของสิ่งมีชีวิต หากมีอยู่ ที่อาจพัฒนาขึ้นนอกโลก^{[ 11 ] [ 12 ]}นอกจากนี้ยังมีการเสนอนิยามของชีวิตในเชิงปรัชญา โดยมีความยากลำบากคล้ายกันในการแยกแยะสิ่งมีชีวิตออกจากสิ่งไม่มีชีวิต^{[ 13 ]} มีการถกเถียง เกี่ยวกับนิยามของชีวิตในเชิงกฎหมาย แม้ว่าโดยทั่วไปจะมุ่งเน้นไปที่การตัดสินใจประกาศว่ามนุษย์เสียชีวิต และผลทางกฎหมายของการตัดสินใจนี้^{[ 14 ]}มีการรวบรวมนิยามของชีวิตอย่างน้อย 123 นิยาม^{[ 15 ]}

สิ่งมีชีวิตคือกลุ่มของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะสัตว์และพืช ที่อาศัยอยู่ในสถานที่และเวลาที่เฉพาะเจาะจง^{[ 16 ]}เช่นระบบนิเวศหรือไบโอมดังนั้น เป้าหมายของการอนุรักษ์ธรรมชาติคือการรักษาสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ^{[ 17 ]}

เนื่องจากไม่มีฉันทามติเกี่ยวกับนิยามของชีวิต นิยามส่วนใหญ่ในปัจจุบันในชีววิทยาซึ่งเป็นการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชีวิต จึงเป็นเชิงพรรณนา ชีวิตถือเป็นลักษณะเฉพาะของบางสิ่งบางอย่างที่รักษา ส่งเสริม หรือเสริมสร้างการดำรงอยู่ของมันในสภาพแวดล้อมที่กำหนด ซึ่งหมายความถึงลักษณะทั้งหมดหรือส่วนใหญ่ดังต่อไปนี้: ^{[ 7 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

1. ภาวะสมดุลภายใน ร่างกาย (Homeostasis ): การควบคุมสภาพแวดล้อมภายในร่างกายเพื่อรักษาสภาวะให้คงที่ เช่นการขับเหงื่อเพื่อลดอุณหภูมิ
2. องค์ประกอบ : การประกอบโครงสร้างจาก เซลล์หนึ่งเซลล์ขึ้นไป ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
3. เมตาบอลิซึม : การเปลี่ยนแปลงพลังงาน ใช้ในการเปลี่ยนสารเคมีให้เป็นส่วนประกอบของเซลล์ ( อะนาบอลิซึม ) และย่อยสลายสารอินทรีย์ ( แคตาบอลิซึม ) สิ่งมีชีวิตต้องการพลังงานเพื่อรักษาสมดุลภายในร่างกายและกิจกรรมอื่นๆ
4. การเจริญเติบโต: การรักษาระดับการสร้างสาร (anabolism) ให้สูงกว่าการสลายสาร (catabolism) สิ่งมีชีวิตที่กำลังเจริญเติบโตจะมีขนาดและโครงสร้างเพิ่มขึ้น
5. การปรับตัว : กระบวนการวิวัฒนาการที่ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงชีวิตในถิ่นที่อยู่ได้ดียิ่งขึ้น^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}
6. การตอบสนองต่อสิ่งเร้า : เช่น การหดตัวของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเพื่อหนีจากสารเคมีภายนอก ปฏิกิริยาที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับประสาทสัมผัสทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์หรือการเคลื่อนไหวของใบพืชที่หันไปทางดวงอาทิตย์ ( โฟโตโทรปิซึม ) และเคโมแท็กซิส
7. การสืบพันธุ์ : ความสามารถในการสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่แต่ละตัว ไม่ว่าจะโดยการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศจากสิ่งมีชีวิตตัวเดียว หรือการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจากสิ่งมีชีวิตสองตัว

จาก มุมมอง ทางฟิสิกส์สิ่งมีชีวิตคือระบบเทอร์โมไดนามิกที่มีโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นระเบียบซึ่งสามารถสืบพันธุ์และวิวัฒนาการได้ตามความจำเป็นในการอยู่รอด^{[ 26 ] [ 27 ]}ในทางเทอร์โมไดนามิก ชีวิตได้รับการอธิบายว่าเป็นระบบเปิดที่ใช้ประโยชน์จากความลาดชันในสภาพแวดล้อมเพื่อสร้างสำเนาที่ไม่สมบูรณ์ของตัวเอง^{[ 28 ]}อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายเรื่องนี้คือการนิยามชีวิตว่าเป็น "ระบบเคมีที่ยั่งยืนด้วยตนเองซึ่งสามารถวิวัฒนาการตามแบบดาร์วินได้ " ซึ่งเป็นนิยามที่ คณะกรรมการ ของ NASA นำมาใช้ เพื่อพยายามนิยามชีวิตเพื่อวัตถุประสงค์ของชีววิทยานอกโลกโดยอิงตามคำแนะนำของคาร์ล ซาแกน [ ^{29 ] [ 30 ] อย่างไรก็ตาม}นิยามนี้ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์อย่างกว้างขวาง เนื่องจากตามนิยามนี้ สิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเพียงตัวเดียวไม่ถือว่ามีชีวิต เพราะไม่สามารถวิวัฒนาการได้ด้วยตนเอง^{[ 29 ]}

บางคนใช้ มุมมอง ทฤษฎีระบบสิ่งมีชีวิตที่ไม่จำเป็นต้องขึ้นอยู่กับเคมีระดับโมเลกุล นิยามหนึ่งของชีวิตเชิงระบบคือสิ่งมีชีวิตสามารถจัดระเบียบตัวเองและ สร้าง ตัวเองได้ (ผลิตตัวเอง) รูปแบบต่างๆ ของนิยามนี้รวมถึงนิยามของStuart Kauffman ที่ว่าเป็น ตัวแทนอิสระหรือระบบตัวแทนหลายตัว ที่สามารถสืบพันธุ์ได้ด้วยตัวเอง และสามารถทำ วัฏจักรการทำงานทางเทอร์โมไดนามิกได้อย่างน้อยหนึ่งรอบ[ ^{31 ] นิยาม}นี้ได้รับการขยายโดยวิวัฒนาการของฟังก์ชันใหม่ๆ เมื่อเวลาผ่านไป^{[ 32 ]}ระบบสิ่งมีชีวิตมีลักษณะเฉพาะคือ การจัดระเบียบ แบบลำดับ ชั้นหลายระดับ ครอบคลุมตั้งแต่เครื่องจักรระดับโมเลกุลไปจนถึงเซลล์ อวัยวะ เนื้อเยื่อ สิ่งมีชีวิต ประชากร ระบบนิเวศ ไปจนถึงชีวภาคทั้งหมด^{[ 33 ]}

ความตายคือการสิ้นสุดของหน้าที่สำคัญหรือกระบวนการชีวิตทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตหรือเซลล์^{[ 34 ] [ 35 ]} หนึ่งในความท้าทายในการนิยามความตายคือการแยกแยะความตายออกจากชีวิต ความตายดูเหมือนจะหมายถึงช่วงเวลาที่ชีวิตสิ้นสุดลง หรือเมื่อสภาวะที่ตามมาหลังจากชีวิตเริ่มต้นขึ้น^{[ 35 ]}อย่างไรก็ตาม การกำหนดว่าความตายเกิดขึ้นเมื่อใดเป็นเรื่องยาก เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วการหยุดทำงานของชีวิตมักไม่เกิดขึ้นพร้อมกันในระบบอวัยวะต่างๆ^{[ 36 ]}ดังนั้น การกำหนดเช่นนั้นจึงต้องอาศัยการลากเส้นแบ่งแนวคิดระหว่างชีวิตและความตาย ซึ่งเป็นปัญหาเพราะยังไม่มีข้อตกลงร่วมกันมากนักเกี่ยวกับวิธีการนิยามชีวิต ธรรมชาติของความตายเป็นประเด็นสำคัญของประเพณีทางศาสนาและการสอบสวนทางปรัชญาของโลกมานานหลายพันปี ศาสนาหลายศาสนายังคงศรัทธาในชีวิตหลังความตายหรือการกลับชาติมาเกิดของวิญญาณหรือการฟื้นคืนชีพของร่างกายในภายหลัง^{[ 37 ]}

ประเด็นที่ว่าไวรัสควรถูกพิจารณาว่าเป็นสิ่งมีชีวิตหรือไม่นั้นเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่^{[ 38 ] [ 39 ]}โดยส่วนใหญ่แล้วไวรัสจะถูกมองว่าเป็นเพียงตัวจำลองรหัสพันธุกรรม มากกว่าที่จะเป็นรูปแบบของสิ่งมีชีวิต^{[ 40 ]}ไวรัสถูกอธิบายว่าเป็น "สิ่งมีชีวิตที่อยู่บนขอบของชีวิต" ^{[ 41 ]}เนื่องจากไวรัสมียีนวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ^{[ 42 ] [ 43 ]}และจำลองตัวเองโดยการสร้างสำเนาหลายชุดผ่านการประกอบตัวเอง อย่างไรก็ตาม ไวรัสไม่สามารถเผาผลาญสารอาหารได้ และจำเป็นต้องมีเซลล์โฮสต์เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ การประกอบตัวเองของไวรัสภายในเซลล์โฮสต์มีนัยสำคัญต่อการศึกษาต้นกำเนิดของชีวิตเนื่องจากอาจสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าชีวิตอาจเริ่มต้นจากโมเลกุลอินทรีย์ที่ ประกอบตัวเองได้ ^{[ 44 ] [ 45 ]}

ทฤษฎีชีวิตยุคแรกๆ บางทฤษฎีเป็นแบบวัตถุนิยม โดยถือว่าทุกสิ่งที่มีอยู่ล้วนเป็นสสาร และชีวิตเป็นเพียงรูปแบบหรือการจัดเรียงที่ซับซ้อนของสสารเอมเปโดคลีส (430 ปีก่อนคริสตกาล) โต้แย้งว่าทุกสิ่งในจักรวาลประกอบขึ้นจากการรวมกันของ"ธาตุ"หรือ "รากเหง้าของทุกสิ่ง" สี่อย่างที่เป็นนิรันดร์ ได้แก่ ดิน น้ำ อากาศ และไฟ การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดอธิบายได้ด้วยการจัดเรียงและการจัดเรียงใหม่ของธาตุทั้งสี่นี้ รูปแบบต่างๆ ของชีวิตเกิดจากการผสมผสานที่เหมาะสมของธาตุ^{[ 46 ]}เดโมคริตุส (460 ปีก่อนคริสตกาล) เป็นนักอะตอมนิยมเขาคิดว่าลักษณะสำคัญของชีวิตคือการมีจิตวิญญาณ ( psyche ) และจิตวิญญาณเช่นเดียวกับสิ่งอื่นๆ ประกอบด้วยอะตอมที่ร้อนแรง เขาอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับไฟเนื่องจากความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างชีวิตและความร้อน และเพราะไฟเคลื่อนที่^{[ 47 ]} ในทางตรงกันข้าม เพลโตถือว่าโลกถูกจัดระเบียบโดยรูปแบบ ถาวร ซึ่งสะท้อนออกมาอย่างไม่สมบูรณ์ในสสาร รูปแบบเหล่านี้ให้ทิศทางหรือสติปัญญา อธิบายความสม่ำเสมอที่สังเกตได้ในโลก^{[ 48 ]}

แนวคิด วัตถุนิยม เชิงกลที่กำเนิดขึ้นในกรีกโบราณได้รับการฟื้นฟูและปรับปรุงโดยนักปรัชญาชาวฝรั่งเศสเรเน่ เดส์การ์ต (ค.ศ. 1596–1650) ซึ่งเชื่อว่าสัตว์และมนุษย์เป็นส่วนประกอบที่ทำงานร่วมกันเป็นเครื่องจักร กอ ตต์ฟรีด วิลเฮล์ม ไลบ์นิซเน้นย้ำถึง การจัดระเบียบ แบบลำดับชั้นของเครื่องจักรที่มีชีวิต โดยกล่าวไว้ในหนังสือMonadology (ค.ศ. 1714) ว่า "...เครื่องจักรของธรรมชาติ นั่นคือร่างกายที่มีชีวิต ยังคงเป็นเครื่องจักรในส่วนที่เล็กที่สุดไปจนถึงอนันต์" ^{[ 49 ]}แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดยจูเลียน ออฟเฟรย์ เดอ ลา เมตทรี (ค.ศ. 1709–1750) ในหนังสือL'Homme Machine [ ^{50 ] ใน}ศตวรรษที่ 19 ความก้าวหน้าในทฤษฎีเซลล์ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพได้ส่งเสริมมุมมองนี้ ทฤษฎี วิวัฒนาการของชาร์ลส์ ดาร์วิน (ค.ศ. 1859) เป็นคำอธิบายเชิงกลสำหรับต้นกำเนิดของสายพันธุ์โดยวิธีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ^{[ 51 ]}ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 สเตฟาน เลดุก (1853–1939) ได้ส่งเสริมแนวคิดที่ว่ากระบวนการทางชีวภาพสามารถเข้าใจได้ในแง่ของฟิสิกส์และเคมี และการเติบโตของกระบวนการเหล่านั้นคล้ายคลึงกับการเติบโตของผลึกอนินทรีย์ที่แช่อยู่ในสารละลายโซเดียมซิลิเกต แนวคิดของเขาซึ่งนำเสนอไว้ในหนังสือLa biologie synthétique [ ^{52 ] ถูก}ปฏิเสธอย่างกว้างขวางในช่วงชีวิตของเขา แต่กลับมาได้รับความสนใจอีกครั้งในงานของรัสเซล บาร์จ และเพื่อนร่วมงาน^{[ 53 ]}

ไฮโลมอร์ฟิซึมเป็นทฤษฎีที่นักปรัชญากรีกอริสโตเติล (322 ปีก่อนคริสตกาล) ได้กล่าวไว้เป็นครั้งแรก การประยุกต์ใช้ไฮโลมอร์ฟิซึมกับชีววิทยาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอริสโตเติล และชีววิทยาได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวางในงานเขียนที่ยังหลงเหลืออยู่ของเขาในมุมมองนี้ ทุกสิ่งในจักรวาลทางวัตถุมีทั้งสสารและรูปแบบ และรูปแบบของสิ่งมีชีวิตคือจิตวิญญาณ (ภาษากรีกpsycheภาษาละตินanima ) มีจิตวิญญาณสามประเภท ได้แก่จิตวิญญาณพืช ซึ่งทำให้พืชเจริญเติบโต เสื่อมสลาย และหล่อเลี้ยงตัวเอง แต่ไม่ก่อให้เกิดการเคลื่อนไหวและความรู้สึกจิตวิญญาณสัตว์ซึ่งทำให้สัตว์เคลื่อนไหวและรู้สึก และจิตวิญญาณเหตุผลซึ่งเป็นแหล่งที่มาของจิตสำนึกและการใช้เหตุผลซึ่ง (อริสโตเติลเชื่อว่า) พบได้เฉพาะในมนุษย์เท่านั้น^{[ 54 ]}จิตวิญญาณที่สูงกว่าแต่ละประเภทมีคุณสมบัติทั้งหมดของจิตวิญญาณที่ต่ำกว่า อริสโตเติลเชื่อว่าในขณะที่สสารสามารถดำรงอยู่ได้โดยปราศจากรูปแบบ รูปแบบไม่สามารถดำรงอยู่ได้โดยปราศจากสสาร และดังนั้นจิตวิญญาณจึงไม่สามารถดำรงอยู่ได้โดยปราศจากร่างกาย^{[ 55 ]}

คำอธิบายนี้สอดคล้องกับคำอธิบายเชิงเป้าหมายของชีวิตซึ่งอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ในแง่ของจุดประสงค์หรือการมุ่งไปสู่เป้าหมาย ดังนั้น ความขาวของขนหมีขั้วโลกจึงอธิบายได้ด้วยจุดประสงค์ในการพรางตัว ทิศทางของความเป็นเหตุเป็นผล (จากอนาคตไปสู่อดีต) ขัดแย้งกับหลักฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ซึ่งอธิบายผลที่ตามมาในแง่ของสาเหตุก่อนหน้า ลักษณะทางชีวภาพไม่ได้อธิบายโดยการดูผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในอนาคต แต่โดยการดูประวัติวิวัฒนาการ ในอดีต ของสายพันธุ์ ซึ่งนำไปสู่การคัดเลือกโดยธรรมชาติของลักษณะดังกล่าว^{[ 56 ]}

การกำเนิดโดยธรรมชาติคือความเชื่อที่ว่าสิ่งมีชีวิตสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องสืบเชื้อสายมาจากสิ่งมีชีวิตที่คล้ายคลึงกัน โดยทั่วไปแล้ว แนวคิดก็คือว่าสิ่งมีชีวิตบางรูปแบบ เช่น หมัด อาจเกิดขึ้นจากสสารที่ไม่มีชีวิต เช่น ฝุ่น หรือการกำเนิดตามฤดูกาลของหนูและแมลงจากโคลนหรือขยะ^{[ 57 ]}

ทฤษฎีการกำเนิดโดยธรรมชาติถูกเสนอโดยอริสโตเติล [ ^{58 ]}ซึ่งได้รวบรวมและขยายผลงานของนักปรัชญาธรรมชาติรุ่นก่อนๆ และคำอธิบายโบราณต่างๆ เกี่ยวกับการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิต ทฤษฎีนี้ถือเป็นคำอธิบายที่ดีที่สุดมาเป็นเวลาสองพันปี แต่ถูกหักล้างอย่างเด็ดขาดโดยการทดลองของ^หลุยส์ ปาสเตอร์ในปี 1859 ซึ่งได้ขยายผลการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์รุ่นก่อนๆ เช่นฟรานเชสโก เรดี [ ^{59 ] [ 60 ] การ}หักล้างความคิดดั้งเดิมเกี่ยวกับการกำเนิดโดยธรรมชาติจึงไม่เป็นที่ถกเถียงกันในหมู่นักชีววิทยาอีกต่อไป^{[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]}

ลัทธิพลังชีวิตคือความเชื่อที่ว่ามีหลักการชีวิตที่ไม่ใช่วัตถุ แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากGeorg Ernst Stahl (ศตวรรษที่ 17) และยังคงได้รับความนิยมจนถึงกลางศตวรรษที่ 19 แนวคิดนี้ดึงดูดนักปรัชญาเช่นHenri Bergson , Friedrich NietzscheและWilhelm Dilthey [ ^{64 ] นัก}กายวิภาคศาสตร์เช่นXavier Bichatและนักเคมีเช่นJustus von Liebig [ ^{65 ] ลัทธิ}พลังชีวิตรวมถึงแนวคิดที่ว่ามีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ และความเชื่อที่ว่าสารอินทรีย์สามารถได้มาจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ความเชื่อนี้ถูกหักล้างในปี 1828 เมื่อFriedrich Wöhlerเตรียมยูเรียจากสารอนินทรีย์^{[ 66 ]}การสังเคราะห์ของ Wöhlerนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของเคมีอินทรีย์ สมัยใหม่ มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์เพราะเป็นครั้งแรก ที่มีการผลิต สารประกอบอินทรีย์ในปฏิกิริยาอนินทรีย์^{[ 65 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1850 เฮอร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ซึ่งได้รับอิทธิพลจากจูเลียส โรเบิร์ต ฟอน เมเยอร์ได้แสดงให้เห็นว่าไม่มีการสูญเสียพลังงานในการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มี "พลังชีวิต" ที่จำเป็นต่อการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ^{[ 67 ]}ผลลัพธ์เหล่านี้ทำให้ความสนใจทางวิทยาศาสตร์ในทฤษฎีพลังชีวิตลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่เอ็ดเวิร์ด บูชเนอร์ได้แสดงให้เห็นว่าการหมักแอลกอฮอล์สามารถเกิดขึ้นได้ในสารสกัดจากยีสต์ที่ปราศจากเซลล์^{[ 68 ]}อย่างไรก็ตาม ความเชื่อใน ทฤษฎี วิทยาศาสตร์ เทียมยังคงมีอยู่ เช่นโฮมีโอพาธีซึ่งตีความโรคภัยไข้เจ็บว่าเกิดจากความผิดปกติในพลังชีวิตหรือพลังสมมติ^{[ 69 ]}

อายุของโลกอยู่ที่ประมาณ 4.54 พันล้านปี^{[ 70} ] สิ่งมีชีวิตบนโลกมีอยู่มาอย่างน้อย 3.5 พันล้านปี^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]}โดยร่องรอย ทาง ^{กายภาพ} ที่เก่าแก่ที่สุด ของสิ่งมีชีวิตมีอายุย้อนหลังไป 3.7 พันล้านปี^{[ 75 ] [ 76 ]}การประมาณการจากนาฬิกาโมเลกุล ตามที่สรุปไว้ใน ฐานข้อมูลสาธารณะ TimeTreeระบุว่ากำเนิดของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน^{[ 77 ]}สมมติฐานเกี่ยวกับกำเนิดของสิ่งมีชีวิตพยายามอธิบายการก่อตัวของบรรพบุรุษร่วมสากลจากโมเลกุลอินทรีย์ อย่างง่าย ผ่านสิ่งมีชีวิตก่อนเซลล์ ไปจนถึงโปรโตเซลล์และกระบวนการเผาผลาญ^{[ 78 ]}ในปี 2016 ชุดยีน 355 ยีนจากบรรพบุรุษร่วมสากลสุดท้ายได้รับการระบุเบื้องต้น^{[ 79 ]}

มีการตั้งสมมติฐานว่าชีวภาคพัฒนาขึ้นตั้งแต่กำเนิดชีวิตเป็นต้นมาอย่างน้อยเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน^{[ 80 ]}หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ได้แก่กราไฟต์ชีวภาพ ที่พบใน หินแปรตะกอนอายุ 3.7 พันล้านปีจากกรีนแลนด์ตะวันตก^{[ 75 ]}และฟอสซิลแผ่นจุลินทรีย์ ที่พบใน หินทรายอายุ 3.48 พันล้านปีจากออสเตรเลียตะวันตก [ ^{76 ] เมื่อ}ไม่นานมานี้ ในปี 2015 มีการค้นพบ "ซากของสิ่งมีชีวิต " ในหินอายุ 4.1 พันล้านปีในออสเตรเลียตะวันตก^{[ 71 ]}ในปี 2017 มีการประกาศว่ามีการค้นพบจุลินทรีย์ ที่คาดว่ากลายเป็นฟอสซิล (หรือไมโครฟอสซิล ) ใน ตะกอนจากปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลในเขต Nuvvuagittuqของควิเบก ประเทศแคนาดา ซึ่งมีอายุเก่าแก่ถึง 4.28 พันล้านปี นับเป็นบันทึกที่เก่าแก่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตบนโลก บ่งชี้ว่า "สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว" หลังจากการก่อตัวของมหาสมุทรเมื่อ 4.4 พันล้านปีก่อนและไม่นานหลังจากที่โลกก่อตัวขึ้นเมื่อ 4.54 พันล้านปีก่อน^{[ 81 ]}

วิวัฒนาการคือการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรม ของประชากรชีวภาพในรุ่นต่อๆ ไป ส่งผลให้เกิดสปีชีส์ใหม่ขึ้น และมักจะทำให้สปีชีส์เก่าหายไป^{[ 82 ] [ 83 ]}วิวัฒนาการเกิดขึ้นเมื่อกระบวนการวิวัฒนาการ เช่นการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (รวมถึงการคัดเลือกทางเพศ ) และการลอยตัวทางพันธุกรรมส่งผลต่อความแปรผันทางพันธุกรรม ทำให้ลักษณะบางอย่างมีความถี่เพิ่มขึ้นหรือลดลงในประชากรในรุ่นต่อๆ ไป^{[ 84 ]}กระบวนการวิวัฒนาการได้ก่อให้เกิด ความหลากหลาย ทางชีวภาพในทุกระดับขององค์ประกอบทางชีวภาพ^{[ 85 ] [ 86 ]}

ฟอสซิลคือซากหรือร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่ถูกเก็บรักษาไว้จากอดีตอันไกลโพ้น ฟอสซิลทั้งหมด ทั้งที่ค้นพบแล้วและยังไม่ค้นพบ รวมถึงตำแหน่งของฟอสซิลในชั้นหิน ( strata ) ของหินตะกอนเรียกว่าบันทึกฟอสซิลตัวอย่างที่ถูกเก็บรักษาไว้จะเรียกว่าฟอสซิลหากมีอายุมากกว่า 10,000 ปีที่ผ่านมา^{[ 87 ]}ดังนั้น ฟอสซิลจึงมีอายุตั้งแต่ฟอสซิลที่อายุน้อยที่สุดในช่วงเริ่มต้นของ ยุค โฮโลซีนไปจนถึงฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดจาก ยุค อาร์เคียนซึ่งมีอายุมากถึง 3.4 พันล้านปี^{[ 88 ] [ 89 ]}

การสูญพันธุ์คือกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งตายไป^{[ 90 ]}ช่วงเวลาของการสูญพันธุ์คือการตายของสิ่งมีชีวิตตัวสุดท้ายของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น เนื่องจากขอบเขต การกระจายพันธุ์ที่เป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง อาจกว้างมาก การกำหนดช่วงเวลานี้จึงเป็นเรื่องยาก และมักจะทำย้อนหลังหลังจากช่วงเวลาที่เห็นได้ชัดว่าไม่มีสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นอยู่ สิ่งมีชีวิตจะสูญพันธุ์เมื่อพวกมันไม่สามารถอยู่รอดได้ในถิ่นที่อยู่ ใหม่ที่เปลี่ยนแปลงไป หรือเมื่อเผชิญกับการแข่งขันที่เหนือกว่า ปัจจุบันสิ่งมีชีวิตมากกว่า 99% ที่เคยมีชีวิตอยู่ได้สูญพันธุ์ไปแล้ว^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ]}การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่อาจเร่งวิวัฒนาการโดยการให้โอกาสแก่กลุ่มสิ่งมีชีวิตใหม่ๆ ในการกระจายตัว^{[ 95 ]}

ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์แบบไดนามิกระหว่างโอกาสทางพันธุกรรม ความสามารถในการเผาผลาญความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม^{[ 96 ]}และการอยู่ร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัยกัน [ ^{97 ] [ 98 ] [ 99 ] ตลอด}ช่วงเวลาส่วนใหญ่ของการดำรงอยู่ของโลก สภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการดำรงชีวิตนั้นถูกครอบงำโดยจุลินทรีย์และอยู่ภายใต้กระบวนการเผาผลาญและวิวัฒนาการของพวกมัน ผลจากกิจกรรมของจุลินทรีย์เหล่านี้ สภาพแวดล้อมทางกายภาพและเคมีบนโลกจึงเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลาทางธรณีวิทยาซึ่งส่งผลต่อเส้นทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในยุคต่อมา^{[ 96 ]}ตัวอย่างเช่น การปล่อยออกซิเจน โมเลกุล โดยไซยาโนแบคทีเรียซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์แสงได้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทั่วโลกในสภาพแวดล้อมของโลก เนื่องจากออกซิเจนเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บนโลกในขณะนั้น จึงก่อให้เกิดความท้าทายทางวิวัฒนาการใหม่ๆ และในที่สุดก็ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสัตว์และพืชสายพันธุ์หลักของโลก ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมนี้เป็นคุณลักษณะโดยธรรมชาติของระบบสิ่งมีชีวิต^{[ 96 ]}

ชีวภาคคือผลรวมทั่วโลกของระบบนิเวศทั้งหมด อาจเรียกได้ว่าเป็นเขตชีวิตบนโลก ซึ่งเป็นระบบปิด (ยกเว้นรังสีจากดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิก และความร้อนจากภายในโลก) และส่วนใหญ่ควบคุมตัวเองได้[ ^{101 ] สิ่ง}มีชีวิตมีอยู่ทุกส่วนของชีวภาค รวมถึงดินน้ำพุร้อนภายในหินที่ลึกอย่างน้อย 19 กิโลเมตร (12 ไมล์) ใต้ดิน ส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร และสูงอย่างน้อย 64 กิโลเมตร (40 ไมล์) ในชั้นบรรยากาศ^{[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]}ตัวอย่างเช่น สปอร์ของAspergillus nigerถูกตรวจพบในเมโซสเฟียร์ที่ระดับความสูง 48 ถึง 77 กิโลเมตร^{[ 105 ]}ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบ พบว่าสิ่งมีชีวิตสามารถอยู่รอดได้ในสุญญากาศของอวกาศ^{[ 106 ] [ 107 ]}สิ่งมีชีวิตเจริญเติบโตในร่องลึกมาเรียนา [ ^{108 ] และภายในหินที่ ระดับ}ความลึกถึง 580 เมตร (1,900 ฟุต; 0.36 ไมล์) ใต้พื้นทะเลที่ระดับความลึก 2,590 เมตร (8,500 ฟุต; 1.61 ไมล์) นอกชายฝั่งทางตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา^{[ 109 ] [ 110 ]}และ 2,400 เมตร (7,900 ฟุต; 1.5 ไมล์) ใต้พื้นทะเลนอกชายฝั่งประเทศญี่ปุ่น^{[ 111 ]}ในปี 2014 พบสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ที่ระดับความลึก 800 เมตร (2,600 ฟุต; 0.50 ไมล์) ใต้น้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา^{[ 112 ] [ 113 ]}การสำรวจของโครงการสำรวจมหาสมุทรนานาชาติพบ สิ่งมีชีวิต เซลล์เดียวในตะกอนอุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสที่ระดับความลึก 1.2 กิโลเมตรใต้พื้นทะเลในเขตมุดตัวของร่องลึกนันไก^{[ 114 ]}ตามที่นักวิจัยคนหนึ่งกล่าวไว้ว่า "คุณสามารถพบจุลินทรีย์ได้ทุกที่ พวกมันปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีเยี่ยม และอยู่รอดได้ทุกที่" ^{[ 109 ]}

องค์ประกอบเฉื่อยของระบบนิเวศคือปัจจัยทางกายภาพและเคมีที่จำเป็นต่อชีวิต ได้แก่ พลังงาน (แสงแดดหรือพลังงานเคมี ) น้ำ ความร้อนบรรยากาศแรงโน้มถ่วงสารอาหารและการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์^{[ 115 ]}ในระบบนิเวศส่วนใหญ่ สภาพแวดล้อมจะเปลี่ยนแปลงไปตลอดทั้งวันและจากฤดูกาลหนึ่งไปอีกฤดูกาลหนึ่ง สิ่งมีชีวิตต้องสามารถทนต่อสภาวะต่างๆ ได้ในช่วงที่เรียกว่า "ช่วงความทนทาน" จึงจะอยู่รอดได้ในระบบนิเวศเหล่านี้^{[ 116 ]}นอกช่วงนี้คือ "เขตความเครียดทางสรีรวิทยา" ซึ่งการอยู่รอดและการสืบพันธุ์เป็นไปได้ แต่ไม่เหมาะสม นอกเหนือจากเขตเหล่านี้คือ "เขตที่ไม่สามารถทนได้" ซึ่งการอยู่รอดและการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตนั้นไม่น่าจะเป็นไปได้หรือเป็นไปไม่ได้เลย สิ่งมีชีวิตที่มีช่วงความทนทานกว้างจะมีการกระจายตัวมากกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีช่วงความทนทานแคบ^{[ 116 ]}

เพื่อความอยู่รอด จุลินทรีย์บางชนิดได้วิวัฒนาการให้ทนต่อการแช่แข็งการขาดน้ำอย่างสมบูรณ์การอดอาหาร การได้รับรังสีในระดับสูงและความท้าทายทางกายภาพหรือเคมีอื่นๆ จุลินทรีย์ เอ็กซ์ตรีโมไฟล์ เหล่านี้อาจอยู่รอด ได้เมื่อสัมผัสกับสภาวะดังกล่าวเป็นเวลานาน^{[ 96 ] [ 117 ]}พวกมันมีความสามารถโดดเด่นในการใช้แหล่งพลังงานที่ไม่ธรรมดา การศึกษาลักษณะโครงสร้างและความหลากหลายทางเมตาบอลิซึมของชุมชนจุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว ดังกล่าว ยังคงดำเนินต่อไป^{[ 118 ]}

การจำแนกสิ่งมีชีวิตครั้งแรกเกิดขึ้นโดยนักปรัชญากรีก อริสโตเติล (384–322 ปีก่อนคริสตกาล) ซึ่งจัดกลุ่มสิ่งมีชีวิตเป็นพืชหรือสัตว์ โดยพิจารณาจากความสามารถในการเคลื่อนที่เป็นหลัก เขาแยกแยะสัตว์ที่มีเลือดออกจากสัตว์ที่ไม่มีเลือด ซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้กับแนวคิดของสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังตามลำดับ และแบ่งสัตว์ที่มีเลือดออกเป็นห้ากลุ่ม ได้แก่ สัตว์สี่ขาที่ออกลูกเป็นตัว ( สัตว์เลี้ยงลูก ด้วยนม ) สัตว์สี่ขาที่ออกลูกเป็นไข่ (สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ) นก ปลา และวาฬส่วนสัตว์ที่ไม่มีเลือดนั้นแบ่งออกเป็นห้ากลุ่ม ได้แก่เซฟาโลพอด กุ้งปูแมลง (ซึ่งรวมถึงแมงมุมแมงป่องและตะขาบ ) สัตว์มีเปลือก (เช่นหอย ส่วนใหญ่ และเม่นทะเล ) และซูโอไฟต์ (สัตว์ที่มีลักษณะคล้ายพืช) ทฤษฎีนี้ยังคงเป็นที่ยอมรับมานานกว่าพันปี^{[ 119 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1740 คาร์ล ลินเนียสได้นำระบบการตั้งชื่อแบบทวิภาค มา ใช้ในการจำแนกชนิดของสิ่งมีชีวิต ลินเนียสพยายามปรับปรุงองค์ประกอบและลดความยาวของชื่อที่มีหลายคำซึ่งเคยใช้มาก่อน โดยการตัดคำฟุ่มเฟือยที่ไม่จำเป็นออกไป แนะนำคำอธิบายใหม่ และกำหนดความหมายของคำเหล่านั้นอย่างแม่นยำ^{[ 120 ]}

เดิมทีเชื้อราถูกจัดเป็นพืช ในช่วงเวลาสั้นๆ ลินเนียสได้จัดจำแนกเชื้อราไว้ในกลุ่มVermesใน Animalia แต่ต่อมาได้จัดกลับไปอยู่ใน Plantae เฮอร์เบิร์ต โคปแลนด์จัดจำแนกเชื้อราไว้ในProtoctista ของเขา โดยรวมพวกมันไว้กับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว จึงช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาได้บางส่วน แต่ก็ยอมรับสถานะพิเศษของพวกมัน^{[ 121 ]}ในที่สุดปัญหานี้ก็ได้รับการแก้ไขโดยวิทเทเกอร์ เมื่อเขามอบ อาณาจักรของตนเองให้ เชื้อรา ในระบบห้าอาณาจักร ของเขา ประวัติศาสตร์วิวัฒนาการแสดงให้เห็นว่าเชื้อรามีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับสัตว์มากกว่าพืช^{[ 122 ]}

เมื่อความก้าวหน้าของกล้องจุลทรรศน์ทำให้สามารถศึกษาเซลล์และจุลินทรีย์ได้อย่างละเอียด กลุ่มสิ่งมีชีวิตใหม่ๆ ก็ถูกค้นพบ และสาขาชีววิทยาของเซลล์และจุลชีววิทยาก็ถูกสร้างขึ้น สิ่งมีชีวิตใหม่เหล่านี้เดิมทีถูกอธิบายแยกกันในโปรโตซัวในฐานะสัตว์ และโปรโตไฟตา/ทัลโลไฟตาในฐานะพืช แต่ต่อมาErnst Haeckel ได้รวมพวกมันเข้าด้วยกัน ในอาณาจักรโปรติสตาภายหลัง โปรคาริ โอตถูกแยกออกไปอยู่ในอาณาจักรโมเนราซึ่งในที่สุดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มแยกกัน คือ แบคทีเรียและอาร์เคียสิ่งนี้นำไปสู่ระบบหกอาณาจักรและในที่สุดก็เป็นระบบสามโดเมน ในปัจจุบัน ซึ่งอิงตามความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการ^{[ 123 ]}

อย่างไรก็ตาม การจำแนกประเภทของยูคาริโอต โดยเฉพาะโปรติสต์ ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่^{[ 124 ]}

เมื่อจุลชีววิทยาพัฒนาขึ้น ไวรัสซึ่งไม่มีเซลล์ก็ถูกค้นพบ การพิจารณาว่าไวรัสเหล่านี้มีชีวิตหรือไม่นั้นเป็นเรื่องที่ถกเถียงกัน ไวรัสขาดคุณลักษณะของสิ่งมีชีวิต เช่น เยื่อหุ้มเซลล์ การเผาผลาญ และความสามารถในการเจริญเติบโตหรือตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม ไวรัสถูกจัดประเภทเป็น "สปีชีส์" โดยพิจารณาจากพันธุกรรมแต่หลายแง่มุมของการจัดประเภทดังกล่าวยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่^{[ 125 ]}

ระบบลินเนียนดั้งเดิมได้รับการปรับปรุงแก้ไขหลายครั้ง ตัวอย่างเช่นดังต่อไปนี้:

ความพยายามที่จะจัดระเบียบยูคาริโอตให้อยู่ในอาณาจักรจำนวนน้อยนั้นถูกท้าทาย โปรโตซัวไม่ได้ก่อตัวเป็นกลุ่มหรือกลุ่มตามธรรมชาติ^{[ 132 ]}และโครมิสตา (โครมัลวีโอลาตา) ก็เช่นกัน ^{[ 133 ]}

ความสามารถในการจัดลำดับจีโนม ที่สมบูรณ์จำนวนมาก ทำให้นักชีววิทยาได้ใช้มุมมองเมตาจีโนมิกส์ ในการวิเคราะห์ วิวัฒนาการ ของ ต้นไม้แห่งชีวิตทั้งหมดซึ่งนำไปสู่การตระหนักว่าสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรีย และทั้งหมดมีต้นกำเนิดร่วมกัน^{[ 123 ] [ 134 ]}

• 
  แผนภูมิ วิวัฒนาการตาม ข้อมูล ยีนrRNA (Woese et al. , 1990) ^{[ 123 ]}แสดงให้เห็นโดเมนชีวิต 3 โดเมนโดยมีบรรพบุรุษร่วมสากลสุดท้าย (LUCA)อยู่ที่ราก
• 
  แผนภูมิวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตแบบเมตาจีโนมิกส์ปี 2016 ที่ไม่มีราก โดยใช้ ลำดับ โปรตีนไรโบโซมแบคทีเรียอยู่ด้านบน (ซ้ายและขวา) อาร์เคียอยู่ด้านล่างยูคาริโอตสีเขียวอยู่ด้านล่างขวา^{[ 134 ]}

สิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบต้องการธาตุเคมี หลักบางอย่าง สำหรับ การทำงาน ทางชีวเคมี ธาตุ เหล่านี้ได้แก่คาร์บอนไฮโดรเจนไนโตรเจนออกซิเจนฟอสฟอรัสและกำมะถันซึ่งเป็นธาตุอาหารหลักสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด^{[ 135 ]} ธาตุ เหล่านี้รวมกันเป็นกรดนิวคลีอิกโปรตีน และไขมัน ซึ่ง เป็น ส่วนประกอบหลักของสิ่งมีชีวิต ธาตุทั้งหก ชนิดนี้มีห้าชนิดที่เป็นส่วนประกอบทางเคมีของ DNA ยกเว้นกำมะถัน ซึ่งเป็นส่วนประกอบของกรดอะมิโนซิสทีนและเมไทโอนีนธาตุที่พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิตคือคาร์บอน ซึ่งมีคุณสมบัติที่พึงประสงค์คือสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ ที่เสถียรได้หลายพันธะ ทำให้โมเลกุลที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ (อินทรีย์) สามารถสร้างโครงสร้างทางเคมีที่หลากหลายมากมายดังที่อธิบายไว้ในเคมีอินทรีย์[ ^{136 ] มี} การเสนอ ประเภทของชีวเคมีสมมติฐานทาง เลือกที่กำจัดธาตุเหล่านี้ออกไปหนึ่งชนิดหรือมากกว่านั้น เปลี่ยนธาตุหนึ่งเป็นอีกธาตุหนึ่งที่ไม่ได้อยู่ในรายการ หรือเปลี่ยนไครัลลิตี้ ที่จำเป็น หรือคุณสมบัติทางเคมีอื่นๆ^{[ 137 ] [ 138 ]}

กรด ดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือDNAเป็นโมเลกุล ที่บรรจุคำสั่ง ทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ที่ใช้ในการเจริญเติบโต การพัฒนา การทำงาน และการสืบพันธุ์ของสิ่งมี ชีวิตที่รู้จักทั้งหมด และไวรัสหลายชนิด DNA และRNAเป็น กรดนิวคลีอิก ซึ่งเป็นหนึ่งในสามประเภทหลักของโมเลกุล ขนาดใหญ่ ที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบที่รู้จักร่วมกับโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน โมเลกุล DNA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสายพอลิเมอร์ ชีวภาพ สอง สายที่ขดตัวรอบกันเพื่อสร้างเกลียวคู่สาย DNA สองสายนี้เรียกว่า พอ ลินิวคลีโอไทด์เนื่องจากประกอบด้วยหน่วยที่ง่ายกว่าที่ เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไท ด์แต่ละตัวประกอบด้วยนิ วคลีโอเบส ที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบได้แก่ไซโตซีน (C) กัวนีน (G) อะดีนีน (A) หรือไทมีน (T) รวมถึงน้ำตาลที่เรียกว่าดีออกซีไรโบสและหมู่ฟอสเฟต^{[ 139 ]}

นิวคลีโอไทด์จะเชื่อมต่อกันเป็นโซ่ด้วยพันธะโควาเลนต์ระหว่างน้ำตาลของนิวคลีโอไทด์หนึ่งกับฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์ถัดไป ส่งผลให้เกิดโครงสร้างน้ำตาล-ฟอสเฟต สลับกัน ตาม กฎ การจับคู่เบส (A กับ T และ C กับ G) พันธะไฮโดรเจนจะยึดเบสไนโตรเจนของสายโพลีนิวคลีโอไทด์สองสายที่แยกจากกันเพื่อสร้าง DNA สองสาย คุณสมบัติที่สำคัญคือแต่ละสายมีข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างสายอื่นขึ้นมาใหม่ ทำให้สามารถเก็บรักษาข้อมูลไว้ได้ในระหว่างการสืบพันธุ์และการแบ่งเซลล์^{[ 140 ]}ภายในเซลล์ DNA จะถูกจัดเรียงเป็นโครงสร้างยาวที่เรียกว่าโครโมโซมในระหว่างการแบ่งเซลล์โครโมโซมเหล่านี้จะถูกทำซ้ำในกระบวนการจำลอง DNAทำให้แต่ละเซลล์มีชุดโครโมโซมที่สมบูรณ์ของตัวเอง ยูคาริโอตเก็บ DNA ส่วนใหญ่ไว้ภายในนิวเคลียสของเซลล์^{[ 141 ]}

เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด และเซลล์ทั้งหมดเกิดขึ้นจากเซลล์ที่มีอยู่ก่อนแล้วโดยการแบ่งตัว [ ^{142 ] [ 143 ] ทฤษฎี}เซลล์ได้รับการกำหนดขึ้นโดยHenri Dutrochet , Theodor Schwann , Rudolf Virchowและคนอื่นๆ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 และต่อมาได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง^{[ 144 ]}กิจกรรมของสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับกิจกรรมโดยรวมของเซลล์ โดยมีการไหลของพลังงานเกิดขึ้นภายในและระหว่างเซลล์ เซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่ส่งต่อเป็น รหัส พันธุกรรมในระหว่างการแบ่งเซลล์^{[ 145 ]}

เซลล์มีสองประเภทหลัก ซึ่งสะท้อนถึงต้นกำเนิดทางวิวัฒนาการของพวกมัน เซลล์ โปรคาริโอตไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ ที่มีเยื่อหุ้ม แต่มีดีเอ็นเอแบบวงกลมและไรโบโซมแบคทีเรียและอาร์เคียเป็นสองโดเมนของโปรคาริโอต อีกประเภทหลักคือ เซลล์ ยูคาริโอตซึ่งมีนิวเคลียสที่เห็นได้ชัดเจนล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม ได้แก่ไมโทคอน เดรี ยคลอโรพลาสต์ไล โซโซม เอนโดพลาสมิกเรติคู ลัม แบบหยาบและแบบเรียบและแวคิวโอลนอกจากนี้ ดีเอ็นเอของพวกมันยังจัดเรียงเป็นโครโมโซมสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนทุกชนิดเป็นยูคาริโอต รวมถึงสัตว์ พืช และเชื้อรา แม้ว่าจะมีความหลากหลายของจุลินทรีย์โปรติสต์ อยู่มาก ก็ตาม^{[ 146 ]}แบบจำลองทั่วไปคือ ยูคาริโอตวิวัฒนาการมาจากโปรคาริโอต โดยออร์แกเนลล์หลักของยูคาริโอตเกิดขึ้นจากการเกิดเอนโดซิมไบโอซิสระหว่างแบคทีเรียและเซลล์ยูคาริโอตต้นกำเนิด^{[ 147 ]}

กลไกระดับโมเลกุลของชีววิทยาของเซลล์นั้นอาศัยโปรตีน เป็นพื้นฐาน โปรตีน ส่วนใหญ่เหล่านี้ถูกสังเคราะห์โดยไรโบโซมผ่านกระบวนการเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ ที่เรียกว่า การสังเคราะห์โปรตีนลำดับของกรดอะมิโนจะถูกประกอบและเชื่อมต่อกันโดยอาศัยการแสดงออกของยีนของกรดนิวคลีอิกของเซลล์^{[ 148 ]}ในเซลล์ยูคาริโอต โปรตีนเหล่านี้อาจถูกขนส่งและประมวลผลผ่านเครื่องมือ Golgiเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการส่งไปยังปลายทาง^{[ 149 ]}

เซลล์สืบพันธุ์ผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์ซึ่งเซลล์แม่จะแบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสองเซลล์หรือมากกว่านั้น สำหรับโปรคาริโอต การแบ่งเซลล์เกิดขึ้นผ่านกระบวนการแบ่งตัวแบบฟิชชันซึ่งดีเอ็นเอจะถูกจำลอง จากนั้นสำเนาทั้งสองจะติดอยู่กับส่วนต่างๆ ของเยื่อหุ้มเซลล์ ในยูคาริโอต จะมีกระบวนการ ไมโทซิสที่ซับซ้อนกว่าเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ก็เหมือนกัน เซลล์ที่ได้จะเหมือนกันทุกประการ ทั้งกับเซลล์เดิมและกับเซลล์ลูก (ยกเว้นการกลายพันธุ์ ) และทั้งสองเซลล์สามารถแบ่งตัวต่อไปได้หลังจากระยะอินเตอร์เฟส^{[ 150 ]}พืชสัตว์และเชื้อรา หลาย เซลล์ ส่วนใหญ่รวมถึงโปรติสต์ จำนวนมาก สามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ได้ การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ซึ่งเกี่ยวข้องกับ กระบวนการ ไมโอซิสถือว่าเกิดขึ้นในช่วงต้นของการวิวัฒนาการของยูคาริโอต^{[ 151 ] [ 152 ]}

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อาจวิวัฒนาการขึ้นครั้งแรกผ่านการก่อตัวของอาณานิคมของเซลล์ที่เหมือนกัน เซลล์เหล่านี้สามารถรวมตัวกันเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตได้โดยการยึดเกาะของเซลล์สมาชิกแต่ละตัวในอาณานิคมสามารถอยู่รอดได้ด้วยตนเอง ในขณะที่สมาชิกของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่แท้จริงได้พัฒนาความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน ทำให้พวกมันต้องพึ่งพาส่วนที่เหลือของสิ่งมีชีวิตเพื่อความอยู่รอด สิ่งมีชีวิตดังกล่าวเกิดขึ้น จากการแบ่ง ตัวแบบโคลนหรือจากเซลล์สืบพันธุ์ เพียงเซลล์เดียว ที่สามารถสร้างเซลล์เฉพาะด้านต่างๆ ที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตที่โตเต็มวัย ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านนี้ทำให้สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์สามารถใช้ทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์เดี่ยว^{[ 153 ]}เมื่อประมาณ 800 ล้านปีก่อน การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมเล็กน้อยในโมเลกุลเดียว คือเอนไซม์GK-PIDอาจทำให้สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวไปเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ได้^{[ 154 ]}

เซลล์ได้พัฒนาวิธีการรับรู้และตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมขนาดเล็กของพวกมัน ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวการส่งสัญญาณของเซลล์ประสานกิจกรรมของเซลล์ และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมการทำงานพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ การส่งสัญญาณระหว่างเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้โดยการสัมผัสเซลล์โดยตรงโดยใช้การส่งสัญญาณแบบจุกซ์ตาครีนหรือโดยอ้อมผ่านการแลกเปลี่ยนสารต่างๆ เช่นในระบบต่อมไร้ท่อในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่า การประสานกิจกรรมต่างๆ สามารถเกิดขึ้นได้ผ่านระบบประสาทเฉพาะ^{[ 155 ]}

แม้ว่าจะมีการยืนยันการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลกเท่านั้น แต่หลายคนคิดว่าสิ่งมีชีวิตนอกโลกไม่เพียงแต่เป็นไปได้เท่านั้น แต่ยังน่าจะเป็นไปได้หรือหลีกเลี่ยงไม่ได้^{[ 156 ] [ 157 ]}ซึ่งอาจส่งผลให้ เกิด จักรวาลวิทยาเชิงชีวฟิสิกส์แทนที่จะเป็นเพียงจักรวาลวิทยาเชิงฟิสิกส์^{[ 158 ]}ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ อื่นๆ ในระบบสุริยะและระบบดาวเคราะห์ อื่นๆ กำลังถูกตรวจสอบเพื่อหาหลักฐานว่าเคยมีสิ่งมีชีวิตอย่างง่ายอาศัยอยู่ และโครงการต่างๆ เช่นSETIกำลังพยายามตรวจจับการส่งสัญญาณวิทยุจากอารยธรรมต่างดาวที่เป็นไปได้ สถานที่อื่นๆ ภายในระบบสุริยะที่อาจมีสิ่งมี ชีวิต ขนาดเล็กได้แก่ ใต้พื้นผิวของดาวอังคาร^ชั้นบรรยากาศตอนบนของดาวศุกร์ [ ^{159 ] และ มหาสมุทร} ใต้พื้นผิวบน ดวงจันทร์บาง ดวง ของดาวเคราะห์ยักษ์ [ ^{160 ] [ 161 ]}

การตรวจสอบความทนทานและความสามารถในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลก^{[ 117 ]}รวมถึงความเข้าใจเกี่ยวกับระบบโมเลกุลที่สิ่งมีชีวิตบางชนิดใช้เพื่อเอาชีวิตรอดในสภาวะสุดขั้วดังกล่าว มีความสำคัญต่อการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก^{[ 96 ]}ตัวอย่างเช่นไลเคนสามารถอยู่รอดได้นานหนึ่งเดือนในสภาพแวดล้อมจำลองของดาวอังคาร^{[ 162 ] [ 163 ]}

นอกเหนือจากระบบสุริยะแล้ว บริเวณรอบดาวฤกษ์ลำดับหลักอีกดวง หนึ่ง ที่สามารถรองรับสิ่งมีชีวิตคล้ายโลกบนดาวเคราะห์คล้ายโลกได้นั้น เรียกว่าเขตที่อยู่อาศัยได้ (habitable zone ) รัศมีด้านในและด้านนอกของเขตนี้จะแปรผันตามความสว่างของดาวฤกษ์ เช่นเดียวกับช่วงเวลาที่เขตนี้คงอยู่ ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์จะมีเขตที่อยู่อาศัยได้กว้างกว่า แต่จะยังคงอยู่ใน "ลำดับหลัก" ของวิวัฒนาการดาวฤกษ์ แบบดวงอาทิตย์ ในช่วงเวลาที่สั้นกว่า ดาว แคระแดง ขนาดเล็ก จะมีปัญหาตรงกันข้าม คือมีเขตที่อยู่อาศัยได้แคบกว่าและอยู่ภายใต้ระดับกิจกรรมแม่เหล็กที่สูงกว่าและผลกระทบจากการล็อกด้วยแรงโน้มถ่วงจากวงโคจรที่ใกล้กัน ดังนั้น ดาวฤกษ์ในช่วงมวลปานกลาง เช่น ดวงอาทิตย์ อาจมีโอกาสมากขึ้นที่สิ่งมีชีวิตคล้ายโลกจะพัฒนาขึ้น^{[ 164 ]}

ตำแหน่งของดาวฤกษ์ภายในกาแล็กซีอาจส่งผลต่อโอกาสในการก่อตัวของสิ่งมีชีวิต ดาวฤกษ์ในบริเวณที่มีธาตุหนักที่สามารถก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ได้มากกว่า ร่วมกับอัตรา การเกิด ซูเปอร์โนวา ที่อาจ ทำลายที่อยู่อาศัย ได้ต่ำ คาดว่าจะมีโอกาสสูงกว่าที่จะมีดาวเคราะห์ที่มีสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน^{[ 165 ]}ตัวแปรของสมการเดรกใช้เพื่ออภิปรายเงื่อนไขในระบบดาวเคราะห์ที่อารยธรรมมีแนวโน้มที่จะดำรงอยู่มากที่สุด ภายในขอบเขตความไม่แน่นอนที่กว้าง^{[ 166 ]}มีการเสนอมาตราส่วน "ความมั่นใจในการตรวจจับสิ่งมีชีวิต" (CoLD) สำหรับการรายงานหลักฐานของสิ่งมีชีวิตนอกโลก^{[ 167 ] [ 168 ]}

ชีวิตเทียมคือการจำลองแง่มุมใดๆ ของชีวิต เช่น ผ่านทางคอมพิวเตอร์^หุ่นยนต์หรือชีวเคมี [ ^{169 ]}ชีววิทยาสังเคราะห์เป็นสาขาใหม่ของเทคโนโลยีชีวภาพที่ผสมผสานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพเป้าหมายร่วมกันคือการออกแบบและสร้างฟังก์ชันและระบบชีวภาพใหม่ๆ ที่ไม่พบในธรรมชาติ ชีววิทยาสังเคราะห์รวมถึงการกำหนดนิยามใหม่และการขยายขอบเขตของเทคโนโลยีชีวภาพอย่างกว้างขวาง โดยมีเป้าหมายสูงสุดคือการออกแบบและสร้างระบบชีวภาพที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อประมวลผลข้อมูล จัดการสารเคมี ผลิตวัสดุและโครงสร้าง ผลิตพลังงาน จัดหาอาหาร และบำรุงรักษาและส่งเสริมสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม^{[ 170 ]}

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับชีวิต

Wikiquote มีคำคมเกี่ยวกับการใช้ชีวิต

• Vitae (BioLib)
• วิกิสปีชีส์ – สารบบสิ่งมีชีวิตฟรี
• สิ่งมีชีวิต (Taxonomicon) (จัดเก็บเมื่อ 15 กรกฎาคม 2557)
• บทความในสารานุกรมปรัชญาแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
• ชีวิตคืออะไร? – โดยเจมี่ กรีน , เดอะ แอตแลนติก (เก็บถาวรเมื่อ 5 ธันวาคม 2023)