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地球の自然史は、地球の形成から現在までの発展に関するものです。 [ 1 ] [ 2 ]自然科学のほぼすべての分野が、絶え間ない地質学的変化と生物の進化によって特徴づけられる地球の過去の主要な出来事の理解に貢献してきました。
国際条約で定義されている地質年代尺度( GTS) [ 3 ]は、地球の始まりから現在までの長い時間を示しており、その区分は地球の歴史におけるいくつかの決定的な出来事を記録しています。地球は約 45億4000 万年前に、宇宙の年齢のおよそ 3 分の 1 のときに、太陽星雲からの集積によって形成されました。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]火山ガス放出によって原始大気と海洋が形成されたと考えられますが、初期の大気にはほとんど酸素がありませんでした。地球の大部分は、他の天体との頻繁な衝突によって溶融しており、それが極端な火山活動につながりました。地球が最も初期の段階 (初期地球) にあったとき、テイアと呼ばれる惑星サイズの天体との巨大な衝突によって月が形成されたと考えられています。時間が経つにつれて、地球は冷え、固い地殻が形成され、表面に液体の水が存在するようになりました。
冥王代は、生命の信頼できる（化石）記録が存在する以前の時代を表します。それは地球の形成とともに始まり、40億年前に終わりました。続く始生代と原生代は、地球上の生命の始まりとその初期の進化を生み出しました。次の時代は顕生代で、3つの時代に分けられます。古生代は節足動物、魚類、そして陸上の最初の生命の時代でした。中生代は、非鳥類恐竜の出現、支配、そして絶滅の時代でした。新生代は、哺乳類の出現が見られた時代です。認識できる人類が出現したのはせいぜい200万年前で、地質学的スケールでは極めて短い期間です。
地球上の生命の最も初期の疑いのない証拠は、少なくとも35億年前[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]、地殻が溶融した冥王代の後に固まり始めた始生代初期に遡ります。西オーストラリアで発見された34億8000万年前の砂岩には、ストロマトライトなどの微生物マットの化石が見られます。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]生物起源物質のその他の初期の物理的証拠としては、南西グリーンランドで発見された37億年前の変成堆積岩中のグラファイト[ 13 ]や、西オーストラリアの41億年前の岩石中に見つかった「生物の痕跡」 [ 14 ] [ 15 ]などがあります。研究者の1人によると、「地球上で生命が比較的早く発生したのであれば…宇宙では生命は一般的である可能性がある」とのことです。[ 14 ]
光合成生物は32億年前から24億年前の間に出現し、大気を酸素で満たし始めました。生命は主に小型で顕微鏡的な形態のままでしたが、約5億8000万年前に複雑な多細胞生物が出現し、時間をかけて発展し、約5億3880万年前のカンブリア爆発で頂点に達しました。この生命形態の急激な多様化により、今日知られている主要な門のほとんどが生まれ、原生代と古生代のカンブリア紀が分かれました。地球上に存在したすべての種の99%、50億種以上が絶滅したと推定されています。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]現在の地球上の種の数は1000万種から1400万種と推定されていますが、そのうち約120万種が記録されていますが、 86 %以上はまだ記載されていません。[ 20 ]
地球の地殻は形成以来絶えず変化しており、生命も誕生以来変化し続けている。生物種は進化を続け、新たな形態を獲得したり、子孫種に分裂したり、あるいは絶えず変化する物理環境の中で絶滅したりしている。プレートテクトニクスのプロセスは、地球の大陸や海洋、そしてそこに生息する生命を形作り続けている。
地質年代学では、時間は一般的にMa （百万年前）で測定され、各単位は約 1,000,000 年前の期間を表します。地球の歴史は、惑星の形成から始まる 4,540 Ma の 4 つの大きな累代に分けられます。それぞれの累代では、地球の組成、気候、生命に最も大きな変化が見られました。それぞれの累代は、さらに紀に、紀は期に、そして期は世に分けられます。
地球の歴史は、地質年代尺度に従って年代順に整理することができ、これは地層分析に基づいて期間に分割されます。[ 2 ] [ 21 ]
以下の5つのタイムラインは、地質年代を縮尺通りに示しています。最初のタイムラインは地球の形成から現在までの全期間を示していますが、最新の時代を表すスペースはほとんどありません。2番目のタイムラインは、最新の時代を拡大表示したものです。同様に、3番目のタイムラインでは最新の時代が、4番目のタイムラインでは最新の期間が、そして5番目のタイムラインでは最新の世が拡大表示されています。
（上記のタイムラインの横軸は百万年単位、下記のタイムラインの横軸は千年単位です。）
太陽系（地球を含む）の形成に関する標準モデルは、太陽星雲仮説である。[ 22 ]このモデルでは、太陽系は太陽星雲と呼ばれる星間塵とガスの大きな回転する雲から形成された。それは、138億年前のビッグバン直後に生成された水素とヘリウム、および超新星によって放出されたより重い元素で構成されていた。約45億年前、星雲は収縮を開始したが、これは近くの超新星からの衝撃波によって引き起こされた可能性がある。[ 23 ]衝撃波は星雲を回転させることもした。雲が加速し始めると、その角運動量、重力、慣性によって、回転軸に垂直な原始惑星円盤に平坦化された。衝突による小さな摂動と他の大きな残骸の角運動量によって、キロメートルサイズの原始惑星が形成され始め、星雲の中心を周回するようになった。[ 24 ]
星雲の中心部は角運動量が少なかったため急速に収縮し、圧縮によって加熱されて水素がヘリウムに核融合し始めた。さらに収縮した後、 Tタウリ星が点火し、太陽へと進化した。一方、星雲の外側では、重力によって物質が密度の摂動や塵粒子の周りに凝縮し、原始惑星系円盤の残りの部分はリング状に分離し始めた。暴走集積と呼ばれるプロセスで、塵や残骸のより大きな断片が次々と集まって惑星を形成した。[ 24 ]地球はこのようにして約45億4000 万年前（不確実性1%）に形成され[ 25 ] [ 26 ] [ 4 ] 、1000万～2000万年以内にほぼ完成した 。[ 27 ] 2023年6月、科学者たちは地球がわずか300万年で形成された可能性があるという証拠を報告した。これは以前考えられていた1000万～1億年よりもはるかに速い。[ 28 ] [ 29 ]それにもかかわらず、新たに形成されたTタウリ星の太陽風は、円盤内の物質のうち、すでに大きな天体に凝縮していなかったもののほとんどを吹き飛ばした。同様のプロセスは、宇宙で新たに形成されるほぼすべての星の周りに降着円盤を生成すると予想されており、その一部は惑星を生み出す。[ 30 ]
原始地球は集積によって成長し、内部が重金属や親鉄金属を溶かすほど高温になった。ケイ酸塩よりも密度が高いこれらの金属は沈んだ。このいわゆる鉄のカタストロフィーにより、地球が形成され始めてからわずか1000万年後に原始マントルと（金属）核が分離し、地球の層状構造が作られ、地球の磁場の形成が始まった。[ 31 ] JA Jacobsは、地球の内部が徐々に冷却される（10億年あたり約100℃ [ 32 ] ）ため、地球の内核（液体の外核とは異なる固体の中心部）が凍結し、液体の外核から成長していると最初に提唱した。[ 33 ]
地球の歴史における最初の時代である冥王代は、地球の形成から始まり、38億年前に始生代 へと続きます。[ 2 ] : 145地球上で発見された最古の岩石は約40億年前のもので、岩石中の 最古の砕屑性ジルコン 結晶は約44億年前のもので、[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]地球の地殻と地球自体の形成直後のものです。月の形成に関する巨大衝突仮説では、初期の地殻の形成直後に、原始地球がより小さな原始惑星と衝突し、マントルと地殻の一部が宇宙空間に放出されて月が形成されたとされています。[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]
他の天体のクレーター数から、冥王代の終わり頃、約41億年前に始まり、約38億年前に終わった後期重爆撃期と呼ばれる激しい隕石衝突の時期があったと推測されている。 [ 40 ]さらに、大きな熱流量と地温勾配のため、火山活動も激しかった。[ 41 ]それにもかかわらず、44億年前の砕屑性ジルコン結晶は液体の水と接触した証拠を示しており、地球には当時すでに海があったことを示唆している。[ 34 ]
太古代の初めまでに、地球は著しく冷却した。太古代の大気には酸素がなく、紫外線を遮断するオゾン層もなかったため、現在の生命体は地球の表面で生存できなかった。それにもかかわらず、原始生命は太古代初期までに進化し始めたと考えられており、候補となる化石は約35 億年前のものとされている。[ 42 ]一部の科学者は、生命は太古代初期、44億年前に始まり、地球表面下の熱水噴出孔 で後期重爆撃期を生き延びた可能性があると推測している。 [ 43 ]
地球唯一の自然衛星である月は、太陽系内の他のどの衛星よりも地球に対する相対的な大きさが大きい。[注1 ]アポロ計画では、月の表面から岩石が地球に持ち込まれた。これらの岩石の放射年代測定によると、月は45.3 ± 0.01 億年前のものであり[ 46 ] 、太陽系が誕生してから少なくとも3000万年後に形成された。 [ 47 ]新しい証拠は、月がさらに後、44.8 ± 0.02億年前 、つまり 太陽系の始まりから7000万～1億1000万年後に形成されたことを示唆している。[ 48 ]
月の形成に関する理論は、月の形成が遅いことと、以下の事実を説明しなければなりません。第一に、月は密度が低く（地球の5.5倍に対し、水の3.3倍[ 49 ]）、金属の核が小さいです。第二に、地球と月は同じ酸素同位体シグネチャー（酸素同位体の相対存在量）を持っています。これらの現象を説明するために提案された理論のうち、広く受け入れられているのは、巨大衝突仮説です。この仮説では、火星サイズの天体（時にはテイア[ 47 ]と呼ばれる）が原始地球にかすめるように衝突した後に月が形成されたとされています。[ 1 ]： 256 [ 50 ] [ 51 ]
この衝突では、非鳥類恐竜の絶滅を引き起こしたと考えられている、より最近のチクシュルーブ衝突よりも約1億倍ものエネルギーが放出されました。これは地球の外層の一部を蒸発させ、両方の天体を溶かすのに十分なエネルギーでした。 [ 50 ] [ 1 ]： 256マントル物質の一部が地球の周回軌道に放出されました。巨大衝突仮説は、月が金属物質を枯渇させていたと予測しており、[ 52 ]その異常な組成を説明しています。[ 53 ]地球の周回軌道上の放出物は、数週間以内に単一の天体に凝縮した可能性があります。放出された物質は自身の重力の影響で、より球形の天体、つまり月になりました。[ 54 ]
プレートテクトニクスは、地球内部から地表への加熱された岩石の流れであるマントル対流によって駆動されます。 [ 55 ] : 2上昇するマントルは中央海嶺で押し出され、硬いテクトニックプレートを形成し、それらは最終的に沈み込み帯に移動してマントルに沈み込みます。始生代初期（約30億 年前）には、マントルは現在よりも約1,600 ℃（2,910 °F）高温であったと考えられており、[ 56 ] : 82マントルの対流が速かったため、冥王代と始生代にはテクトニクスプロセスが速くなりました。沈み込み帯はより一般的で、テクトニックプレートはより小さかった。[ 1 ] : 258 [ 57 ]
地球の表面が最初に固まったときに形成された初期の地殻は、この高速な冥王代のプレートテクトニクスと後期重爆撃期の激しい衝突の組み合わせによって完全に消滅しました。地殻の分化がまだほとんど起こっていなかったため、元の地殻は今日の海洋地殻のように玄武岩質であったと考えられています。 [ 1 ]： 258下部地殻での部分溶融中に上昇する軽い元素から形成された最初の大きな大陸地殻の断片は、冥王代の終わり、約40億年前に現れました。これらの最初の小さな大陸の残骸はクラトンと呼ばれ、今日の大陸が成長する核を形成しています。[ 58 ]
地球上で最も古い岩石は、カナダの北米クラトンで発見されています。これらは約40億年前のトーナル岩です。高温による変成作用の痕跡が見られるだけでなく、水による運搬中に侵食によって丸みを帯びた堆積粒子も見られ、当時川や海が存在していたことを示しています。 [ 59 ]クラトンは主に 2 つの交互に現れるタイプのテレーンで構成されています。1 つ目は、低変成度の堆積岩からなるいわゆるグリーンストーン ベルトです。これらの「グリーンストーン」は、沈み込み帯の上にある海溝で今日見られる堆積物に似ており、始生代に沈み込みが始まったことを示唆しています。2 つ目のタイプは、花崗岩に似たトーナル岩、トロンドイェム岩、または花崗閃緑岩などの珪長質マグマ岩の複合体です。このようなテレーンは TTG テレーンと呼ばれます。 TTG複合体は、玄武岩の部分溶融によって形成された最初の大陸地殻の名残であると考えられている。 [ 60 ]：第5章
地球には3つの大気があったとよく言われます。最初の大気は太陽星雲から取り込まれたもので、太陽星雲の軽い（大気親和性）元素、主に水素とヘリウムで構成されていました。太陽風と地球の熱の組み合わせによってこの大気は吹き飛ばされ、今日の大気は宇宙におけるこれらの元素の存在量に比べて枯渇しています。[ 61 ]月を形成した衝突の後、溶融した地球は揮発性ガスを放出し、その後、火山によってさらに多くのガスが放出され、温室効果ガスは豊富だが酸素が少ない第2の大気が完成しました。[ 1 ] : 256最後に、酸素が豊富な第3の大気は、約28億年前にバクテリアが酸素を生成し始めた ときに出現しました。[ 62 ] : 83–84、116–117
大気と海洋の形成に関する初期のモデルでは、第二の大気は地球内部からの揮発性物質の放出によって形成されたと考えられていました。現在では、多くの揮発性物質は、衝突時に飛来する天体が蒸発する衝突脱ガスと呼ばれるプロセスによって集積中にもたらされた可能性が高いと考えられています。したがって、海洋と大気は地球が形成されるのと同時に形成され始めたと考えられます。[ 66 ]新しい大気には、おそらく水蒸気、二酸化炭素、窒素、および少量の他のガスが含まれていました。[ 67 ]
地球から太陽までの距離である1天文単位（AU）の距離にある微惑星は、太陽星雲が氷の形成には熱すぎ、岩石が水蒸気によって水和されるには時間がかかりすぎたため、地球に水を供給しなかったと考えられる。 [ 66 ] [ 68 ]水は、外側の小惑星帯からの隕石と、2.5 AUより遠方からのいくつかの大きな惑星胚によって供給されたに違いない。[ 66 ] [ 69 ]彗星も寄与した可能性がある。現在、ほとんどの彗星は海王星よりも太陽から遠い軌道にあるが、コンピュータシミュレーションによると、彗星はもともと太陽系の内側にずっと多く存在していたことが示されている。[ 59 ] : 130–132
地球が冷えると雲が形成され、雨によって海ができた。最近の証拠は、海が44億 年前にはすでに形成され始めていた可能性を示唆している。[ 34 ]太古代の始まりまでに、海はすでに地球の大部分を覆っていた。この初期の形成は、暗い若い太陽のパラドックスとして知られる問題のために説明が困難であった。星は年齢とともに明るくなることが知られており、太陽は45億年前に形成されて以来30%明るくなっている。[ 70 ]多くのモデルは、初期の地球は氷で覆われていたはずだと示している。[ 71 ] [ 66 ]考えられる解決策は、温室効果を生み出すのに十分な二酸化炭素とメタンがあったということである。二酸化炭素は火山によって、メタンは初期の微生物によって生成された。メタンの光分解生成物から生成された有機ヘイズも存在し、反温室効果も引き起こしたと仮説が立てられている。[ 72 ]もう一つの温室効果ガスであるアンモニアは火山から噴出されるが、紫外線によってすぐに分解されるだろう。[ 62 ] : 83
初期の大気と海洋への関心の理由の一つは、それらが生命が最初に発生した条件を形成したからである。生命が非生物化学物質からどのように発生したかについては多くのモデルがあるが、合意はほとんど得られていない。実験室で作られた化学システムは、生物に必要な最小限の複雑さには遠く及ばない。[ 73 ] [ 74 ]
生命の誕生における最初のステップは、生命の構成要素である核酸塩基やアミノ酸などのより単純な有機化合物の多くを生成した化学反応であった可能性がある。 1952年にスタンリー・ミラーとハロルド・ユーリーが行った実験では、雷の効果を模倣するために火花を用いることで、水、メタン、アンモニア、水素の大気中でそのような分子を形成できることが示された。[ 75 ]大気の組成はミラーとユーリーが用いたものとはおそらく異なっていたが、より現実的な組成を用いた後の実験でも有機分子の合成に成功した。[ 76 ]コンピューターシミュレーションでは、地球が形成される前に原始惑星系円盤で地球外有機分子が形成された可能性があることが示されている。 [ 77 ]
少なくとも３つの出発点から、さらなる複雑さが生じた可能性がある。自己複製、つまり生物が自分自身に似た子孫を生み出す能力。代謝、つまり生物が栄養を摂取し、自らを修復する能力。そして外部細胞膜、つまり食物を取り込み老廃物を排出するが、不要な物質を排除する能力である。[ 78 ]
現代の生命の3つのドメインの中で最も単純な生物でさえ、DNAを使って「レシピ」を記録し、複雑なRNAとタンパク質分子の配列を使ってこれらの指示を「読み取り」、成長、維持、自己複製に利用している。
リボザイムと呼ばれるRNA分子の一種が、自身の複製とタンパク質の合成の両方を触媒できるという発見は、初期の生命体は完全にRNAに基づいていたという仮説につながった。 [ 79 ]突然変異と水平遺伝子伝達によって、各世代の子孫は親が最初に持っていたゲノムとは異なるゲノムを持つ可能性が高かったため、個体は存在するが種が存在しないRNAワールドを形成した可能性がある。[ 80 ] RNAは後に、より安定していてより長いゲノムを構築できるDNAに取って代わられ、単一の生物が持つことができる能力の範囲が拡大した。[ 81 ]リボザイムは、現代の細胞の「タンパク質工場」であるリボソームの主要構成要素として残っている。 [ 82 ]
短い自己複製RNA分子は実験室で人工的に作られているが[ 83 ] 、 RNAの自然な非生物学的合成が可能かどうかについては疑問が呈されている[ 84 ] [ 85 ] [ 86 ] 。最も初期のリボザイムはPNA、TNA、GNAなどのより単純な核酸から形成され、後にRNAに置き換えられた可能性がある[ 87 ] [ 88 ] 。結晶[ 89 ] : 150や量子システム[ 90 ]を含む他の前RNA複製子も提唱されている。
2003年に、多孔質の金属硫化物沈殿物が、熱水噴出孔付近の海底圧力下、約100 ℃（212 °F）でRNA合成を促進するという仮説が提唱された。この仮説では、原始細胞は、後に脂質膜が発達するまで金属基質の細孔内に閉じ込められることになる。[ 91 ]
もう一つの長年の仮説は、最初の生命はタンパク質分子で構成されていたというものである。タンパク質の構成要素であるアミノ酸は、妥当な前生物的条件下で容易に合成され、優れた触媒となる小さなペプチド（アミノ酸のポリマー）も同様である。 [ 92 ]： 295-297 1997年に始まった一連の実験では、一酸化炭素と硫化水素の存在下で、硫化鉄と硫化ニッケルを触媒としてアミノ酸とペプチドを形成できることが示された。それらの組み立てのほとんどの段階では、約100 ℃（212 °F）の温度と中程度の圧力が必要であったが、1つの段階では250 ℃（482 °F）の温度と7キロメートル（4.3マイル）の岩盤の下で見られる圧力に相当する圧力が必要であった。したがって、熱水噴出孔の近くでタンパク質の自己持続的な合成が起こった可能性がある。[ 93 ]
代謝優先シナリオの難点は、生物が進化する方法を見つけることである。個体として複製する能力がなければ、分子の集合体は「構成ゲノム」（集合体中の分子種の数）を自然選択の標的とするだろう。しかし、最近のモデルでは、そのようなシステムは自然選択に応じて進化できないことが示されている。[ 94 ]
細胞の外膜を形成するような脂質の二重壁「バブル」が、重要な最初のステップであった可能性が示唆されている。 [ 95 ]初期地球の条件をシミュレートした実験では、脂質の形成が報告されており、これらは自発的にリポソーム、つまり二重壁「バブル」を形成し、その後自己複製することができる。これらは核酸のように本質的に情報担体ではないが、長寿と繁殖のための自然選択を受けるだろう。RNAなどの核酸は、リポソームの外側よりもリポソーム内で形成されやすかった可能性がある。[ 96 ]
モンモリロナイトなどの一部の粘土は、RNAワールドの出現を加速させる可能性のある特性を持っています。それらは結晶構造の自己複製によって成長し、自然選択の類似物（特定の環境で最も速く成長する粘土の「種」が急速に優勢になる）を受け、RNA分子の形成を触媒することができます。[ 97 ]この考えは科学的なコンセンサスにはなっていませんが、依然として熱心な支持者がいます。[ 98 ] : 150–158 [ 89 ]
2003年の研究では、モンモリロナイトが脂肪酸の「気泡」への変換を促進し、気泡が粘土に付着したRNAを包み込む可能性があることが報告された。気泡はその後、追加の脂質を吸収して分裂することで成長することができる。初期の細胞の形成は、同様のプロセスによって促進された可能性がある。[ 99 ]
同様の仮説では、自己複製する鉄分豊富な粘土がヌクレオチド、脂質、アミノ酸の起源であるとされている。 [ 100 ]
この多数の原始細胞のうち、生き残ったのは1系統のみであると考えられている。現在の系統発生学的証拠は、最後の普遍的祖先（LUA）が始生代初期、おそらく35 億年前かそれ以前に生息していたことを示唆している。[ 101 ] [ 102 ]このLUA細胞は、今日の地球上のすべての生命の祖先である。それはおそらく原核生物であり、細胞膜とリボソームを持っていたが、核やミトコンドリアや葉緑体などの膜結合オルガネラは持っていなかった。現代の細胞と同様に、遺伝暗号としてDNA、情報伝達とタンパク質合成にRNA 、反応を触媒するために酵素を使用していた。一部の科学者は、単一の生物が最後の普遍的共通祖先であるのではなく、水平遺伝子伝達によって遺伝子を交換する生物集団が存在したと考えている。[ 103 ]
原生代は 25 億 年前から 5億3880 万年前まで続いた。[ 105 ]この期間に、クラトンは現在のサイズの大陸に成長した。酸素に富む大気への変化は重要な発展であった。生命は原核生物から真核生物、そして多細胞生物へと進化した。原生代には、スノーボール アースと呼ばれるいくつかの厳しい氷河期があった。約 6 億年前の最後のスノーボール アースの後 、地球上の生命の進化は加速した。約 5 億 800 万 年前、エディアカラ生物群はカンブリア爆発の序曲を形成した。
初期の細胞は周囲の環境からエネルギーと栄養を吸収した。細胞は発酵、つまりより複雑な化合物をよりエネルギーの少ない単純な化合物に分解する過程を利用し、そこで得られたエネルギーを成長と繁殖に用いた。発酵は嫌気性（酸素のない）環境でのみ起こる。光合成の進化により、細胞は太陽からエネルギーを得ることが可能になった。[ 106 ]： 377
地球の表面を覆う生命のほとんどは、直接的または間接的に光合成に依存している。最も一般的な形態である酸素発生型光合成は、二酸化炭素、水、太陽光を食物に変換する。太陽光のエネルギーをATPなどのエネルギー豊富な分子に取り込み、それが糖を作るためのエネルギーとなる。回路内の電子を供給するために、水から水素が取り除かれ、酸素が老廃物として残る。[ 107 ]紫色細菌や緑色硫黄細菌などの一部の生物は、水から取り除かれた水素の代わりに電子供与体として硫化水素、硫黄、鉄などを使用する無酸素型光合成を行う。このような極限環境生物は、温泉や熱水噴出孔などの、通常は生息に適さない環境に限定されている。[ 106 ] : 379–382 [ 108 ]
より単純な無酸素型は 、生命の出現から間もない約 38億年前に出現した。酸素発生型光合成の時期については議論の余地があり、約 24億 年前には確かに出現していたが、一部の研究者は 32億年前まで遡らせている 。[ 107 ]後者は「おそらく地球規模の生産性を少なくとも 2 桁または 3 桁増加させた」。[ 109 ] [ 110 ]酸素を生成する生命体の最も古い痕跡の中には、化石ストロマトライトがある。[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]
当初、放出された酸素は石灰岩、鉄、その他の鉱物と結合していました。酸化鉄は、縞状鉄鉱層と呼ばれる地層に赤い層として現れ、シデリアン期（25億 年前から23億年前）に大量に形成されました 。[ 2 ]： 133露出した反応性の高い鉱物のほとんどが酸化されると、酸素はついに大気中に蓄積され始めました。各細胞が生成する酸素の量はごくわずかでしたが、膨大な時間をかけて多くの細胞が代謝を繰り返した結果、地球の大気は現在の状態へと変化しました。これが地球の第三の大気です。[ 112 ]： 50-51 [ 62 ]： 83-84、116-117
太陽からの紫外線によって酸素の一部が活性化され、オゾンが生成され、大気圏上層付近に層状に集積した。オゾン層は、かつて大気圏を通過した紫外線の大部分を吸収し、現在も吸収し続けている。オゾン層のおかげで、細胞は海洋表面、そして最終的には陸地へと進出することができた。オゾン層がなければ、陸地や海に降り注ぐ紫外線によって、被曝した細胞に持続不可能なレベルの突然変異が引き起こされていたであろう。[ 113 ] [ 59 ]： 219-220
光合成はもう一つ大きな影響を与えた。酸素は有毒であり、酸素濃度の上昇によって地球上の多くの生命が死滅したと考えられている。これは酸素大惨事として知られている。耐性のある形態は生き残り、繁栄し、中には酸素を利用して代謝を高め、同じ食物からより多くのエネルギーを得る能力を発達させたものもあった。[ 113 ]
太陽の自然な進化により、始生代と原生代の間に太陽の光度は徐々に増加しました。太陽の光度は10億年ごとに6%増加します。[ 59 ] : 165その結果、原生代には地球は太陽からより多くの熱を受け取るようになりました。しかし、地球は温暖化しませんでした。むしろ、地質学的記録は、原生代初期に地球が劇的に冷えたことを示唆しています。南アフリカで発見された氷河堆積物は22億年前のもので、古地磁気の 証拠に基づくと、当時、それらは赤道付近に位置していたはずです。したがって、ヒューロニアン氷河期として知られるこの氷河期は、地球規模であった可能性があります。一部の科学者は、この氷河期が非常に深刻であったため、地球は極から赤道まで凍結したと示唆しており、これはスノーボールアースと呼ばれる仮説です。[ 114 ]
ヒューロニアン氷河期は、大気中の酸素濃度の上昇によって大気中のメタン（CH 4）が減少したことが原因であった可能性がある。メタンは強力な温室効果ガスだが、酸素と反応してCO 2を生成する。CO 2は温室効果ガスとしては効果が弱い。[ 59 ]： 172大気中に遊離酸素が利用可能になると、メタンの濃度が劇的に低下し、太陽からの熱流量の増加の影響を打ち消すのに十分な量になった可能性がある。[ 115 ]
しかし、スノーボールアースという用語は、クリオジェニアン期の後の極端な氷河期を説明するためによく使われます。7億5000万年前から5億8000万年前の間には、それぞれ約1000万年間続く4つの期間があり、地球は最も高い山を除いて氷に覆われ、平均気温は約-50 ℃（-58 °F）でした。[ 116 ]スノーボールアースは、赤道をまたぐ超大陸ロディニアの位置が部分的に原因だった可能性があります。二酸化炭素は雨と結合して岩石を風化させ、炭酸を形成し、それが海に洗い流されることで、大気から温室効果ガスが除去されます。大陸が極に近い場合、氷の前進が岩石を覆い、二酸化炭素の減少を遅らせますが、クリオジェニアン期には、氷が熱帯に前進するまでロディニアの風化が抑制されずに継続することができました。このプロセスは、火山からの二酸化炭素の放出やメタンガスハイドレートの不安定化によって最終的に逆転した可能性がある。別のスラッシュボールアース理論によれば、氷河期の最盛期でさえ、赤道付近にはまだ開水域があった。[ 117 ] [ 118 ]
現代の分類学では、生命は3つのドメインに分類されます。それらの起源の時期は不明です。細菌ドメインはおそらく他の生命形態（ネオムラと呼ばれることもあります）から最初に分岐したと考えられますが、この仮説は議論の的となっています。その後まもなく、20億年前までに、ネオムラは古細菌と真核生物に分岐しました。 [ 119 ]真核細胞（真核生物）は原核細胞（細菌と古細菌）よりも大きく複雑であり、その複雑さの起源はつい最近になってようやく明らかになりつつあります。[ 120 ]菌類に典型的な特徴を持つ最古の化石は、約24億年前の古原生代に遡ります。これらの多細胞底生生物は、吻合可能な糸状構造を持っていました。[ 121 ]
この頃、最初の原始ミトコンドリアが形成された。酸素を代謝するように進化した、今日のリケッチアに関連する細菌細胞[122]が、その能力を持たないより大きな原核細胞に入り込んだ。おそらく、大きな細胞は小さな細胞を消化しようとしたが失敗した（おそらく捕食者の防御の進化による）。小さな細胞は大きな細胞に寄生しようとしたのかもしれない。いずれにせよ、小さな細胞は大きな細胞の中で生き延びた。酸素を使って、大きな細胞の老廃物を代謝し、より多くのエネルギーを得た。この余剰エネルギーの一部は宿主に返された。小さな細胞は大きな細胞の中で複製した。やがて、大きな細胞とその内部の小さな細胞の間に安定した共生関係が形成された。時が経つにつれ、宿主細胞は小さな細胞からいくつかの遺伝子を獲得し、2種類の細胞は互いに依存するようになった。大きな細胞は小さな細胞が生成するエネルギーなしでは生きられず、小さな細胞もまた、大きな細胞から提供される原材料なしでは生きられなかった。細胞全体は現在、単一の生物とみなされており、より小さな細胞はミトコンドリアと呼ばれる細胞小器官に分類される。[ 123 ]
同様の出来事は、光合成シアノバクテリア[ 124 ]が大型従属栄養細胞に入り込み、葉緑体になったときにも起こった。[ 112 ]： 60-61 [ 125 ]： 536-539おそらくこれらの変化の結果として、10億年以上前に光合成が可能な細胞の系統が他の真核生物から分岐した。おそらくこのような取り込みイベントは複数あった。ミトコンドリアと葉緑体の細胞起源に関する 確立された細胞内共生説の他に、細胞がペルオキシソームにつながり、スピロヘータが繊毛と鞭毛につながり、おそらくDNAウイルスが細胞核につながったという説もあるが[ 126 ] [ 127 ]、いずれも広く受け入れられていない。[ 128 ]
古細菌、細菌、真核生物は多様化を続け、より複雑になり、環境への適応性も向上した。各ドメインは繰り返し複数の系統に分岐した。約 11億年前には、植物、動物、菌類の系統が分岐したが、それらはまだ単細胞として存在していた。これらのいくつかはコロニーで生活し、徐々に分業が始まった。たとえば、周辺部の細胞は内部の細胞とは異なる役割を担い始めた可能性がある。特殊化した細胞を持つコロニーと多細胞生物の境界は必ずしも明確ではないが、約 10 億年前[ 129 ]、最初の多細胞植物、おそらく緑藻類が出現した[ 130 ]。おそらく約 9 億年前[ 125 ] : 488までに、動物にも真の多細胞性が進化していた[ 131 ] 。
最初は、おそらく今日の海綿動物に似ていたと考えられます。海綿動物は、破壊された生物が自らを再構築できる全能性細胞を持っています。 [ 125 ]： 483-487多細胞生物のさまざまな系統で分業が完了するにつれて、細胞はより特殊化し、互いに依存するようになりました。[ 132 ]
過去2億5000 万年（新生代および中生代）の地殻プレート運動の復元は、大陸縁辺、海底磁気異常、古地磁気極のフィッティングを用いることで信頼性高く行うことができる。それより古い時代の海洋地殻は存在しないため、それ以前の復元はより困難である。古地磁気極は、古代プレートの縁を示す造山帯や、過去の動植物の分布などの地質学的証拠によって補完される。時代が遡るほど、データは少なくなり解釈が難しくなり、復元の不確実性も高まる。[ 133 ]： 370
地球の歴史を通じて、大陸が衝突して超大陸を形成し、その後分裂して新しい大陸になった時期がありました。約 1000 ～ 830 Ma の間、大陸の大部分は超大陸ロディニアに統合されていました。[ 133 ] : 370 [ 134 ]ロディニアの前には、ヌナとコロンビアと呼ばれる初期～中期原生代の大陸があった可能性があります。[ 133 ] : 374 [ 135 ] [ 136 ]
約 800 Ma のロディニアの分裂後 、大陸は 550 Ma 頃に別の短命の超大陸を形成した可能性がある。仮説上の超大陸は、パノティアまたはヴェンディア と呼ばれることがある。[ 137 ] : 321–322その証拠は、現在のアフリカ、南アメリカ、南極、オーストラリアの大陸塊を結合したパンアフリカ造山運動として知られる大陸衝突の段階である。パノティアの存在は、ゴンドワナ(現在の南半球の陸塊の大部分、アラビア半島、インド亜大陸を含む) とローレンシア(現在の北アメリカとほぼ同等) の間の分裂のタイミングに依存する。[ 133 ] : 374少なくとも、原生代の終わりまでに、大陸塊の大部分が南極付近で結合していたことは確実である。[ 138 ]
原生代末期には、少なくとも2回のスノーボールアースが発生し、その規模は非常に大きく、海洋表面が完全に凍結した可能性がある。これは、約7億1650万年前と6億3500万年前のクリオジェニアン期 に起こった。[ 139 ]両方の氷河期の強度とメカニズムはまだ調査中で、原生代初期のスノーボールアースよりも説明が難しい。[ 140 ] ほとんどの古気候学者は、寒冷期は超大陸ロディニアの形成に関連していると考えている。[ 141 ]ロディニアは赤道付近に位置していたため、化学的風化の速度が上昇し、二酸化炭素（CO2 ）が大気から吸収された。CO2は重要な温室効果ガスであるため、地球全体の気候が寒冷化した。[ 142 ]
同様に、スノーボールアースの時代には大陸表面の大部分が永久凍土で覆われ、化学的風化が再び減少し、氷河期の終焉につながった。別の仮説としては、火山ガス放出によって十分な二酸化炭素が放出され、その結果生じた温室効果によって地球の気温が上昇したというものがある。[ 141 ]火山活動の増加は、ほぼ同時期にロディニア大陸が分裂したことによるものである。[ 143 ]
クリオジェニアン期に続いてエディアカラ期が到来し、この時期は新しい多細胞生物の急速な発展が特徴でした。[ 144 ]厳しい氷河期の終焉と生物の多様性の増加との関連性は明らかではありませんが、偶然ではないようです。エディアカラ生物群と呼ばれる新しい生物は、これまで以上に大きく、多様でした。エディアカラ生物群のほとんどの分類は不明ですが、その一部は現代の生物群の祖先でした。[ 145 ]重要な発展は、筋肉細胞と神経細胞の起源でした。エディアカラ生物群の化石には、骨格のような硬い体の部分はありませんでした。これらは、原生代と顕生代、またはエディアカラ紀とカンブリア紀の境界以降に初めて出現します。 [ 146 ]
顕生代は地球の現在の時代であり、約5億3880万年前に始まりました。顕生代は古生代、中生代、新生代の3つの時代から成り[ 105 ]、多細胞生物が大きく多様化し、今日知られているほぼすべての生物になった時代です[ 147 ] 。
古生代（「古い生命」）は顕生代の最初の、そして最も長い時代であり、5億3880万年前から2億5190万 年前まで続いた。[ 105 ]古生代には、多くの現代的な生命グループが出現した。生命は陸地に進出し、最初は植物、次に動物であった。2つの大きな絶滅が起こった。原生代末期にパノティアとロディニアが分裂して形成された大陸は、ゆっくりと再び集まり、古生代後期に超大陸パンゲアを形成した。 [ 148 ]
中生代（「生命の中間」）は 2億5190 万年前から 6600 万年前まで続いた。[ 105 ]この時代は三畳紀、ジュラ紀、白亜紀に区分される。この時代はペルム紀-三畳紀絶滅イベントで始まり、地球上の種の 95% が絶滅した化石記録上最も深刻な絶滅イベントであり、[ 149 ]恐竜を絶滅させた白亜紀-古第三紀絶滅イベントで終わった。[ 150 ]
新生代（「新しい生命」）は6600 万年前に始まり、古第三紀、新第三紀、第四紀に区分されます。これらの 3 つの時代はさらに 7 つの区分に分けられ、古第三紀は暁新世、始新世、漸新世からなり、新第三紀は中新世、鮮新世に、第四紀は更新世、完新世に区分されます。[ 151 ]哺乳類、鳥類、両生類、ワニ類、カメ類、鱗竜類は、非鳥類恐竜や他の多くの生命体を絶滅させた白亜紀-古第三紀絶滅イベントを生き延び、この時代に現代の形態へと多様化しました。[ 152 ]
原生代末期には、超大陸パノティアは、ローレンシア、バルティカ、シベリア、ゴンドワナというより小さな大陸に分裂した。[ 153 ]大陸が離れていく時期には、火山活動によって海洋地殻がより多く形成される。若い火山地殻は古い海洋地殻よりも比較的高温で密度が低いため、そのような時期には海底が上昇する。これにより海面が上昇する。したがって、古生代前半には、大陸の広範囲が海面下にあった。
古生代初期の気候は現在よりも温暖でしたが、オルドビス紀末には短い氷河期があり、その間、巨大な大陸ゴンドワナがあった南極は氷河に覆われていました。この時期の氷河作用の痕跡は、かつてのゴンドワナ大陸にのみ見られます。オルドビス紀後期の氷河期には、腕足類、三葉虫、コケムシ類、サンゴ類など多くの生物が絶滅しました。これらの海洋生物は、海水温の低下に対応できなかったと考えられます。[ 154 ]
ローレンシア大陸とバルティカ大陸は、カレドニア造山運動 中の4億5000万年前から4億年前に衝突し、ローラシア大陸（ユーラメリカとも呼ばれる）を形成した。 [ 155 ]この衝突によって生じた山脈の痕跡は、スカンジナビア、スコットランド、および北部アパラチア山脈に見られる。デボン紀（4億1600万年前～3億5900万年前）[ 21 ]には、ゴンドワナ大陸とシベリア大陸がローラシア大陸に向かって移動し始めた。シベリア大陸とローラシア大陸の衝突はウラル造山運動を引き起こし、ゴンドワナ大陸とローラシア大陸の衝突は、ヨーロッパではバリスカン造山運動またはヘルシニア造山運動、北アメリカではアレゲニー造山運動と呼ばれている。後者の段階は石炭紀（3億5900万年前～2億9900万年前）[ 21 ]に起こり、最後の超大陸パンゲアの形成につながった。[ 60 ]
1億8000万年前までに、パンゲアはローラシア大陸 とゴンドワナ大陸に分裂した。
化石に記録されている生命の進化の速度はカンブリア紀（5億4200万年前～4億8800 万年前）に加速した。[ 21 ]この時期に多くの新種、門、形態が突然出現したことはカンブリア爆発と呼ばれている。これは適応放散の一形態であり、絶滅したエディアカラ生物群によって空いたニッチが新しい門の出現によって埋められた。[ 156 ]カンブリア爆発における生物学的激動は、それ以前もそれ以降も前例のないものであった。[ 59 ] : 229エディアカラ生物はまだ原始的で現代のグループに分類するのが容易ではないように見えるが、カンブリア紀末にはほとんどの現代の門がすでに存在していた。軟体動物、棘皮動物、ウミユリ類、節足動物（古生代前期の節足動物の代表的なグループとして三葉虫が挙げられる）などの動物では、殻、骨格、外骨格といった硬い体部分が発達したため、これらの生物の保存や化石化は、原生代の祖先よりも容易になった。このため、カンブリア紀以降の生物については、それ以前の時代の生物よりもはるかに多くのことが知られている。これらのカンブリア紀の生物群の中には、複雑に見えるが現代の生物とはかなり異なるものもある。例えば、アノマロカリスやハイコウイクティスなどが挙げられる。しかし、最近では、これらの生物も現代の分類体系に位置づけられるようになったようだ。[ 157 ]
カンブリア紀には、最初の脊椎動物、中でも最初の魚類が出現した。[ 125 ] : 357魚類の祖先であった可能性のある生物、あるいは魚類に近縁であった可能性のある生物はピカイアであった。ピカイアは原始的な脊索を持っており、これは後に脊柱に発達した構造である。顎を持つ最初の魚類（顎口類）は、次の地質時代であるオルドビス紀に出現した。新しいニッチへの進出により、体サイズが巨大化した。このようにして、体長が7メートル（23フィート）にも達する巨大な板皮類ダンクルオステウスなど、大型の魚類が古生代初期に進化した。[ 158 ]
生物の多様性は、バイオメアと呼ばれる広範囲にわたる生物層序単位を定義する一連の大量絶滅によって大きく増加しなかった。[ 159 ]各絶滅の波の後、大陸棚地域は、他の場所でゆっくりと進化していた可能性のある類似の生物によって再び生息するようになった。[ 160 ]カンブリア紀後期までに、三葉虫は最大の多様性に達し、ほぼすべての化石群集を支配した。[ 161 ] : 34
光合成による酸素の蓄積により、太陽の紫外線の多くを吸収するオゾン層が形成され、陸に上がった単細胞生物は死ににくくなり、原核生物は増殖し、水から離れた場所での生存により適応するようになった。原核生物の系統は、真核生物の起源よりも前の30億年前にはすでに陸地に定着していたと考えられている[ 162 ] [ 163 ]。長い間、陸地は多細胞生物のいない不毛な状態だった。超大陸パノティアは約6億 年前に形成され、その後わずか5000 万年後に分裂した[ 164 ] 。最古の脊椎動物である魚類は、約5億3000万 年前に海洋で進化した[ 125 ]。354カンブリア紀末期（ 4億8800万年前に終了）の終わり頃に大規模な絶滅イベントが発生した[ 165 ] 。
数億年前、植物（おそらく藻類に似ていた）と菌類が水辺で生育し始め、その後水面から外に出ていった。[ 167 ]： 138-140陸上の菌類と植物の最古の化石は4億8000万～4億6000万年前のものであるが、分子レベルの証拠は、菌類は10億年前、植物は7億年 前には既に陸上に定着していた可能性を示唆している。[ 168 ]最初は水辺近くにとどまっていたが、突然変異と変異により、この新しい環境へのさらなる定着が進んだ。最初に海を出た動物の時期は正確には分かっていない。最も古い明確な証拠は、約4億5000万年前に陸上にいた節足動物のものであり、[ 169 ]陸上植物が提供する豊富な食料源のおかげで繁栄し、より適応したのかもしれない。節足動物が5億3000万年前には既に陸上に現れていたという未確認の証拠もある。[ 170 ]
オルドビス紀末期、4億4300 万年前には、おそらく同時期の氷河期が原因で、さらなる絶滅事象が発生した。 [ 21 ] [ 154 ]約3億8000万年前から3億7500万年前には、魚類から最初の四足動物が進化した。 [ 171 ]鰭は四肢に進化し、最初の四足動物はこれを使って頭を水面から持ち上げて呼吸した。これにより、酸素の少ない水でも生きることができ、浅瀬で小さな獲物を追いかけることができた。[ 171 ]その後、短期間陸上に進出した可能性もある。最終的に、一部の四足動物は陸上生活に非常によく適応し、水中で孵化して産卵のために戻ってきたものの、成体期は陸上で過ごすようになった。これが両生類の起源である。約3億6500万年前には、おそらく地球寒冷化の結果として、別の絶滅期が起こった。[ 172 ]植物はこの頃（約 3億6000 万年前）に種子を進化させ、陸上での拡散を劇的に加速させた。[ 173 ] [ 174 ]
約2000 万年後（3億4000万 年前[ 125 ]： 293-296）、羊膜卵が進化し、陸上に産卵できるようになったことで、四足動物の胚は生存上の利点を得た。これにより、羊膜類と両生類が分岐した。さらに3000 万年後（3億1000万年 前[ 125 ]： 254-256 ）、単弓類（哺乳類を含む）と竜弓類（鳥類と爬虫類を含む）が分岐した。他の生物群も進化を続け、魚類、昆虫、細菌などで系統が分岐したが、その詳細はあまり分かっていない。
2億3000万年前頃、この時代（2億5100万～2億5000万年前）で最も深刻な大量絶滅の後 、恐竜は爬虫類の祖先から分岐した。[ 175 ] 2億年前の三畳紀-ジュラ紀の大量絶滅で は多くの恐竜が生き残り、[ 21 ] [ 176 ]すぐに脊椎動物の中で優勢になった。この時期にいくつかの哺乳類の系統が分岐し始めたが、現存する哺乳類はおそらくトガリネズミに似た小型動物であったと考えられる。[ 125 ] : 169
鳥類恐竜と非鳥類恐竜の境界は不明瞭だが、伝統的に最初の鳥類の1つと考えられている始祖鳥は 約1億5000万年前に生息していた。[ 177 ]
5つの大絶滅のうち最初のものは、オルドビス紀-シルル紀絶滅である。その原因として考えられるのは、ゴンドワナ大陸の激しい氷河作用であり、それが最終的にスノーボールアース（地球全体が雪に覆われた状態）につながった。海洋無脊椎動物の60%、全科の25%が絶滅した。
2回目の大量絶滅は後期デボン紀の絶滅であり、おそらく樹木の進化が原因と考えられ、温室効果ガス（ CO2など）の枯渇や水の富栄養化につながった可能性がある。全種の70%が絶滅した。[ 179 ]
3番目の大量絶滅はペルム紀-三畳紀の大量絶滅、または大絶滅イベントでした。このイベントは、シベリア・トラップ火山イベント、小惑星衝突、メタンハイドレートガス化、海面変動、および大規模な無酸素イベントの組み合わせによって引き起こされた可能性があります。南極のウィルクスランド・クレーター[ 180 ]またはオーストラリア北西海岸沖のベドゥー構造のいずれかが、ペルム紀-三畳紀の絶滅との衝突の関連性を示している可能性があります。しかし、これらまたはその他の提案されているペルム紀-三畳紀境界クレーターが実際の衝突クレーターであるか、あるいはペルム紀-三畳紀の絶滅イベントと同時期であったかどうかは不明です。これは、全科の約57%、全属の約83%が死滅した、これまでで最も致命的な絶滅でした。[ 181 ] [ 182 ]
4回目の大量絶滅は三畳紀-ジュラ紀絶滅イベントであり、ほぼすべての単弓類と主竜類が絶滅したが、これはおそらく恐竜との新たな競争によるものと考えられる。[ 183 ]
5番目で最も最近の大量絶滅は、白亜紀-古第三紀絶滅イベントでした。6600万 年前、直径10キロメートル（6.2マイル）の小惑星がユカタン半島のすぐ沖合、当時のローラシア大陸の南西端、現在のチクシュルーブ・クレーターがある場所に衝突しました。これにより、大量の微粒子と水蒸気が大気中に放出され、太陽光を遮り、光合成を阻害しました。鳥類以外の恐竜を含む全生物の75%が絶滅し[ 184 ] 、白亜紀と中生代の終わりを告げました。
最初の真の哺乳類は、三畳紀後期までに世界を覆い尽くした恐竜やその他の大型主竜類の陰で進化しました。最初の哺乳類は非常に小さく、捕食を避けるために夜行性だったと考えられます。哺乳類の多様化は、白亜紀-古第三紀絶滅イベントの後になって初めて本格的に始まりました。[ 185 ]暁新世初期までに地球は絶滅から回復し、哺乳類の多様性が増しました。アンブロケトゥスのような生物は海に出て、最終的にクジラに進化しましたが、[ 186 ]霊長類のような生物は樹上にとどまりました。[ 187 ]南極大陸とオーストラリアの間に南極周海流が形成され、地球規模で気象パターンが乱れた始新世中期から後期にかけて、すべてが変わりました。草のないサバンナが景観の大部分を占めるようになり、アンドリューサルクスなどの哺乳類が台頭して、これまで知られている中で最大の陸生捕食哺乳類となり[ 188 ]、バシロサウルスなどの初期のクジラが海を支配しました。
草の進化は地球の景観に著しい変化をもたらし、新たな開けた空間は哺乳類をますます大きくさせた。草は中新世に拡大し始め、中新世は現代の多くの哺乳類が初めて出現した時代である。パラケラテリウムやデイノテリウムのような巨大な有蹄類が草原を支配するように進化した。草の進化はまた霊長類を樹上から地上へと降下させ、人類の進化の始まりとなった。最初の大型ネコ科動物もこの時期に進化した。[ 189 ]テチス海はアフリカ大陸とヨーロッパ大陸の衝突によって閉鎖された。[ 190 ]
パナマの形成は、おそらく過去 6000 万年で最も重要な地質学的出来事だった。大西洋と太平洋の海流が遮断され、メキシコ湾流が形成され、ヨーロッパが温暖化した。陸橋によって、南アメリカの孤立した生物が北アメリカへ、またその逆へと移動できるようになった。[ 191 ]さまざまな種が南下し、南アメリカにはラマ、メガネグマ、キンカジュー、ジャガーが生息するようになった。
300万年前、氷河期による劇的な気候変動を特徴とする更新世が始まりました。氷河期は、サハラ砂漠のアフリカにおける現代人の進化と拡大につながりました。当時支配的だった大型動物は、亜熱帯地域の大部分を覆っていた草原を食料としていました。氷に蓄えられた大量の水により、北海やベーリング海峡など、さまざまな水域が縮小し、時には消滅しました。多くの人々は、ベーリング海峡に沿って大規模な移動が行われたと考えており、それが今日、ラクダ（北アメリカで進化し絶滅）、ウマ（北アメリカで進化し絶滅）、そしてネイティブアメリカンが存在する理由だと考えています。最後の氷河期の終わりは、人類の拡大と氷河期の大型動物の大量絶滅と同時期でした。
約600万年前に生息していた小型のアフリカ類人猿は、 現代人とその近縁種であるチンパンジーの両方の子孫を持つ最後の動物であった。[ 101 ] [ 125 ] : 100–101その系統樹のうち、子孫が生き残っているのは2つの枝だけである。分岐後まもなく、理由は未だ不明だが、一方の枝の類人猿は直立歩行能力を獲得した。[ 125 ] : 95–99脳のサイズは急速に増大し、200万年前には、ホモ 属に分類される最初の動物が現れた。[ 167 ] : 300ほぼ同時期に、もう一方の枝はチンパンジーの祖先とボノボの祖先に分岐し、すべての生物で進化が同時に進行した。[ 125 ] : 100–101
火を制御する能力は、おそらくホモ・エレクトス（またはホモ・エルガステル）で始まり、おそらく少なくとも79万 年前[ 192 ] 、おそらく150万年前には既に存在していたと考えられます[ 125 ] : 67。火を制御することの使用と発見は、ホモ・エレクトスよりもさらに古い時代に遡る可能性もあります。火は、初期の旧石器時代前期（オルドワン期）のヒト科動物であるホモ・ハビリスや、パラントロプスなどの強力なアウストラロピテクス類によって使用されていた可能性があります[ 193 ]。
言語の起源を確立することはより困難です。ホモ・エレクトスが話すことができたのか、それともその能力がホモ・サピエンスまで始まっていなかったのかは不明です。[ 125 ] : 67脳のサイズが大きくなるにつれて、赤ちゃんは頭が骨盤を通らなくなるほど大きくなる前に早く生まれるようになりました。その結果、赤ちゃんはより可塑性を示し、学習能力が高まり、依存期間が長くなりました。社会的スキルはより複雑になり、言語はより洗練され、道具はより精巧になりました。これは、協力と知的発達をさらに促進しました。[ 195 ] : 7現代人（ホモ・サピエンス ）は、約20万年前またはそれ以前にアフリカで起源したと考えられています。最古の化石は約16万 年前に遡ります。[ 196 ]
精神性を示す最初の人類はネアンデルタール人（通常は子孫が残っていない別種として分類される）であり、彼らは死者を埋葬したが、食料や道具の痕跡はほとんど見られなかった。[ 197 ]： 17しかし、初期のクロマニョン人の洞窟壁画（おそらく魔術的または宗教的な意味合いを持つ）[ 197 ]： 17-19のような、より洗練された信仰の証拠は、 32,000年前まで現れなかった 。[ 198 ]クロマニョン人はまた、ヴィレンドルフのヴィーナスのような石像を残しており、これも宗教的信仰を示していると考えられる。[ 197 ]： 17-19 11 ,000年前までに 、ホモ・サピエンスは南アメリカ大陸の最南端に到達した。南アメリカ大陸は、南極大陸を除いて、まだ人が住んでいない最後の大陸であった（南極大陸は西暦1820年まで 発見されなかった）。[ 199 ]道具の使用とコミュニケーションは改善を続け、対人関係はより複雑になった。
ホモ・サピエンスは、その歴史の90%以上において、遊牧的な狩猟採集民として小さな集団で生活していた。[ 195 ] : 8言語が複雑化するにつれて、情報を記憶し伝達する能力が、新たな複製子であるミームを生み出した。 [ 200 ]アイデアは迅速に交換され、世代を超えて受け継がれるようになった。文化の進化は生物の進化を急速に上回り、本格的な歴史が始まった。紀元前8500年から7000年の間に、中東の肥沃な三日月地帯の人類は、植物や動物の体系的な飼育、すなわち農業を始めた。[ 201 ]これは近隣地域に広がり、他の地域でも独自に発展し、ほとんどのホモ・サピエンスは農耕民として定住生活を送るようになった。すべての社会が遊牧生活を放棄したわけではなく、特にオーストラリアのように栽培可能な植物種が乏しい地球上の孤立した地域の社会はそうではなかった。[ 202 ]しかし、農業を採用した文明の中では、農業によってもたらされた相対的な安定性と生産性の向上により、人口が拡大した。
農業は大きな影響を与え、人類はかつてないほど環境に影響を与え始めた。余剰の食料によって司祭階級や支配階級が出現し、それに続いて分業が進んだ。これが紀元前4000年から3000年の間に中東のシュメールで地球初の文明が誕生するきっかけとなった。 [ 195 ] : 15古代エジプト、インダス川流域、中国でもすぐに他の文明が出現した。文字の発明により複雑な社会が出現し、記録や図書館は知識の宝庫として機能し、文化的な情報伝達が促進された。人類はもはや生存のためにすべての時間を労働に費やす必要がなくなり、最初の専門的な職業（職人、商人、司祭など）が可能になった。好奇心と教育が知識と知恵の追求を促し、科学（原始的な形態）を含むさまざまな学問分野が出現した。これはひいては、より大規模で複雑な文明の出現につながり、最初の帝国などが誕生した。これらの帝国は時に互いに交易を行い、また時には領土や資源を巡って争った。
紀元前500年頃までに、中東、イラン、インド、中国、ギリシャには高度な文明が存在し、時には拡大し、時には衰退した。[ 195 ]： 3紀元前221年、中国は単一の政治体となり、東アジア全体に文化を広め、世界で最も人口の多い国であり続けた。この時期に、ヴェーダとして知られる有名なヒンドゥー教の聖典がインダス文明で誕生した。この文明は、戦争、芸術、科学、数学、建築において発展した。西洋文明の基礎は、世界初の民主主義政府と哲学と科学における大きな進歩を特徴とする古代ギリシャと、法律、政府、工学における進歩を特徴とする古代ローマで大きく形成された。[ 203 ]
ローマ帝国は4世紀初頭にコンスタンティヌス帝によってキリスト教化され、 5世紀末までに衰退した。7世紀からヨーロッパのキリスト教化が始まり、少なくとも4世紀以降、キリスト教は西洋文明の形成において重要な役割を果たしてきた。[ 204 ] [ 205 ] [ 206 ] [ 207 ] 610年にイスラム教が創始され、すぐに西アジアで支配的な宗教となった。知恵の館はイラクのアッバース朝時代のバグダッドに設立された。[ 208 ]バグダッドとカイロのイスラム学者たちが9世紀から13世紀にかけて栄え、西暦1258年のモンゴルによるバグダッド略奪まで繁栄したイスラム黄金時代の主要な知的中心地であったと考えられている。西暦1054年にローマ・カトリック教会と東方正教会の間で起こった大分裂は、西ヨーロッパと東ヨーロッパの顕著な文化的差異をもたらした。[ 209 ]
14 世紀、イタリアで宗教、芸術、科学の進歩とともにルネサンスが始まった。 [ 195 ] : 317–319当時、キリスト教会は政治的実体としてその権力の多くを失った。1492 年、クリストファー・コロンブスがアメリカ大陸に到達し、新世界に大きな変化をもたらした。ヨーロッパ文明は 1500 年頃から変化し始め、科学革命と産業革命につながった。その大陸は世界中の人間社会に対して政治的、文化的支配力を及ぼし始め、植民地時代として知られる時代となった。[ 195 ] : 295–299 18 世紀には、啓蒙時代として知られる文化運動がヨーロッパの精神をさらに形作り、世俗化に貢献した。1776年、アメリカ合衆国は啓蒙思想によって普及した思想もあって、イギリス帝国からの独立を宣言した。 [ 210 ]その結果生じた戦争は、フランス革命とナポレオン戦争につながる一連の出来事の一因となった。[ 211 ] 20世紀には、帝国主義とナショナリズムが世界中に広がり、第一次世界大戦、第二次世界大戦、冷戦、宇宙開発競争、核拡散、脱植民地化の舞台が整った。[ 212 ] 20世紀には、ライト兄弟による1903年の動力飛行機の初飛行から、 1969年のアポロ11号の月面着陸、そしてミレニアムの最後の数十年間におけるインターネットの開発に至るまで、人類の急速な技術進歩も見られた。また、人類の人口は1800年の10億人から今日では80億人以上に増加した。[ 213 ]
21世紀においても、地球は人間の活動や技術の影響を受け続けている。今日、一部の科学者は、気候変動やその他の環境影響により、地球は現在、 6回目の大量絶滅、あるいは人新世と呼ばれる新たな地質時代を迎えていると主張しているが、これらの概念はどちらも議論の的となっている。[ 214 ] [ 215 ] [ 216 ]
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