Ce que nous connaissons de notre environnement a fait un bon bout de chemin depuis que l'homme s'est aperçu, il y a des milliers d'années, que la terre était ronde et non pas plate! Une autre avancée majeure est survenue il y a seulement 500 ans avec l'acceptation du fait que la terre n'était pas le centre de l'univers mais seulement une des nombreuses planètes en orbite autour du soleil. Un autre pas nous libérant d'une pensée qui prend des souhaits anthropocentriques pour la réalité, fut de reconnaître que le soleil n'était qu'une des innombrables étoiles qui semblent occuper des positions fixes en arrière plan des mouvements de la terre. Puis nous avons finalement découvert que la plupart des taches scintillantes dans le ciel n'étaient pas des étoiles mais des galaxies: des amas éloignés contenant des millions de "soleils" s'éloignant dans toutes les directions, à des vitesses qui augmentent avec leur distance dans un univers en expansion. La plus grande partie de ce que nous savons, a été découvert au cours du dernier siècle, comme conséquence du développement des théories de la relativité restreinte et générale et de la mécanique quantique.

En retraçant le processus d'expansion de l'univers à l'envers, nous arrivons à la source d'origine ponctuelle d'où l'espace, le temps, l'énergie et la matière sont apparus à partir de rien avec le "Big Bang", il y a quelques 15 milliards d'années. Ceci n'est qu'une théorie mais elle est bien acceptée par la communauté scientifique parce qu'elle explique tous les faits observables mieux que toute autre théorie. Le point initial, source d'un intense rayonnement énergétique s'est refroidi pendant son expansion, engendrant une variété de particules fondamentales qui se sont à leur tour fondues en hydrogène et en hélium après qu'une inflation soudaine ait encore réduit la température du plasma. Ces gaz ont formé des nébuleuses sous l'influence de leur attraction mutuelle et se sont effondrés en des étoiles où ils ont été transformés en carbone, oxygène et autres éléments lourds par fusion nucléaire. Les étoiles ont alors évolué différemment selon leurs masses. Certaines se sont éteintes quand elles eurent épuisé leur combustible nucléaire et les autres ont explosé, en engendrant des éléments encore plus lourds expulsés en nuages de poussière qui à leur tour s'effondreront sous l'influence de la gravité pour donner naissance à de la matière interstellaire et de nouvelles étoiles.

C'est de cette façon que notre système solaire s'est formé. Les divers atomes de la terre et de nos corps ont été produits par la fusion de l'hydrogène dans le centre d'étoiles qui sont nées, ont vécu et se sont éteintes il y a des milliards d'années. Les cratères de la surface de la lune nous donnent une idée de la façon que les planètes ont été formées par l'agglomération par collision de matières interstellaires gravitant autour du soleil. La lune a perdu tous les gaz qu'elle avait pu avoir à cause de sa faible masse mais la terre, beaucoup plus massive, a retenu son atmosphère qui contenait initialement surtout du méthane (CH4), de l'ammoniaque (NH3), de l'acide carbonique (CO2), et de la vapeur d'eau. Quand l'intense activité météorique s'est apaisée, il y a environ quatre milliards et demi d'années, le cycle de l'eau des nuages aux océans a effacé les traces impressionnantes qu'on voit toujours sur la lune. Les éléments chimiques lessivés des terres se sont accumulés dans les océans.

Nous pouvons présumer sans risque d'erreur que tous les composées chimiques qui auraient pu possiblement exister de façon stable dans les conditions de l'époque, ont fini par être formés au cours des cinq cents millions d'années qui ont suivi. L'occurrence naturelle des acides nucléiques n'était donc pas seulement probable; elle était inévitable. Les acides nucléiques tendent naturellement à se joindre entre eux pour former des chaînes, ou polymères, qui croissent à leurs deux extrémités. Éventuellement, de telles chaînes deviennent trop longues et se rompent en des morceaux qui reprennent leur croissance en récupérant de leur environnement les acides nucléiques requis. De cette façon, ces molécules reproduisaient la structure qui les caractérisait. Les premiers réplicateurs étaient nés, il y a probablement quatre milliards d'années. Toutes les molécules réplicatives possibles avaient eu amplement de temps pour faire leur apparition mais celles qui se répliquaient le plus efficacement sont devenues plus nombreuses et avaient plus de chance d'accrocher les acides nucléiques disponibles que les autres molécules concurrentes moins prolifiques. Les copies reproduites n'étaient pas toujours exactes. Les mutations qui étaient moins efficientes tendaient à disparaître mais celles qui présentaient une meilleure adaptation à la "soupe chimique" environnante prospéraient et leurs descendantes se multipliaient pour finir par dominer chacun de leurs environnements respectifs.

Ces structures chimiques reproductives sont devenues de plus en plus complexes pendant les prochains 500 millions d'années et ont fini par former des membranes pour s'enfermer dans un environnement favorable en contrôlant le passage des éléments chimiques à travers les parois de leur cellule. Ces entités cellulaires, dans lesquelles un grand nombre de diverses molécules complexes interagissaient de façon coopérative, peuvent être appelées les premiers organismes vivants. Elles acquirent une certaine autonomie en isolant l'environnement intérieur de la cellule du monde extérieur. Ainsi protégées à l'intérieur de la cellule, les molécules réplicatives pouvaient continuer à développer des structures complexes qui n'aurait pas pu exister en équilibre avec l'environnement extérieur. Les mutations pendant des milliards d'années ont conduit à la diversité requise pour occuper toutes les niches écologiques disponibles. Les réplicateurs qui produisaient le plus grands nombre de copies des instructions permettant de les fabriquer dominèrent leurs niches respectives et les autres disparurent. Des restes fossiles de grandes colonies de tels êtres unicellulaires ont été datés d'au moins 3.5 milliards d'années.

Ces êtres unicellulaires furent la seule forme de vie pendant encore 1000 millions d'années au cours desquelles la molécule d'acide désoxyribonucléique (ADN), en double hélice, est devenue le réplicateur de structures héritées prédominant. Ils ont donné naissance à la plupart des bactéries d'aujourd'hui. Il y a environ 2.5 milliards d'années, une branche s'est détachée en intégrant un partenaire symbiotique pour développer de nouvelles façons de traiter l'énergie. Ces nouveaux types d'êtres unicellulaires, appelés eucaryotes, contenaient des structures appelés mitochondries, spécialisées dans la conversion de l'énergie, qui avaient leur propre ADN. Pendant les 1.5 milliards d'années qui ont suivi, les eucaryotes eurent tout le temps requis pour évoluer en une variété innombrable de formes contenant au moins deux jeux de structures héritées. Dans le cas des algues bleu-vert, le chloroplaste coopératif (molécule captant la lumière comme la chlorophylle), utilise l'énergie du soleil pour alimenter les processus cellulaires en énergie, y compris la reproduction du réplicateur hôte.

Il y a peut-être un milliard d'années, les mutations des instructions génétiques portées par l'ADN ont conduit à la production d'entités pluricellulaires composées de cellules spécialisées travaillant ensemble pour assurer la réplication de leurs gènes communs. Après une longue période de maturation, ce nouveau modèle pluricellulaire de vie a éclaté en une variété infinie de formes, il y a environ 600 millions d'années, occupant toutes les niches écologiques possibles avec une multitude de plantes, d'insectes et de vie animale.

Selon ce scénario, la forme spécifique de vie qui prévalait dans chaque niche était l'agent le plus efficace pour la reproduction de gènes dans cette niche, à ce moment précis. Les gènes dominants dans chaque niche étaient ceux dont la réplication introduisait des mutations génétiques, entraînant la sélection naturelle des mutants les plus prolifiques dont les gènes étaient alors transmis aux générations futures. L'action de ces trois facteurs sur plusieurs millions de générations a entraîné l'émergence de nouvelles variétés et finalement de nouvelles espèces. Après l'apparition de la vie pluricellulaire, ce processus d'évolution a eu encore 600 millions d'années pour mettre en place les conditions d'émergence des premiers ancêtres de l'homme.

On pense que le premier proto-hominidé, qui est apparu il y a environ 8 millions d'années, a marché à quatre pattes pendant 3 millions d'années jusqu'à ce que l'Australopithecus Afarensis, dont le cerveau avait un volume de 300 centimètres cubes, a commencé à marcher debout il y a environ 5 millions d'années. Encore deux millions d'années d'évolution graduelle se sont écoulés avant que l'hominidé Australopithecus Africanensis ne laisse des crânes fossilisés montrant un cerveau agrandi de 400 centimètres cubes. Un million d'années plus tard, l'Homo Habilis est venu sur scène avec un cerveau encore plus grand de 600 à 750 centimètres cubes. Nous l'appelons "Habilis" parce qu'il avait appris à utiliser des outils primitifs il y a environ deux millions d'années. Il a été vite suivi par l'Homo Erectus dont le grand cerveau (800 à 900 cc), a commencé à développer des lobes frontaux il y a environ 1.7 million d'années. L'Homo Erectus a graduellement évolué en Homo Sapiens, avec un énorme cerveau de 1200 cc, il y a environ 400 000 ans. Il y a environ 200 000 ans, la branche Neanderthalis de l'Homo Sapiens a commencé à se répandre hors d'Afrique. Il a été suivi, il y a environ 130 000 ans, par l'Homo Sapiens-Sapiens, notre ancêtre. Les mutations du cerveau qui ont apporté les avantages évolutionnaires, favorisant la survive et la reproduction de nos ancêtres éloignés, ont augmenté la taille de leur cerveau jusqu'à plus de trois fois celle des autres grands primates.