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从化石遗迹来看，第一批原核生物出现在距今35亿年前。通过自然选择，它们中间的一部分已经学会进行光合作用。这是一种直接从阳光中汲取能量，并将其储存在体内的能力，今天所有的植物仍在使用这种方法。我们知道光合作用出现的时间很早，因为科学家发现了一种名为“叠层石”的古老化石，这是一种巨大的、类似珊瑚的物体，它们是由大量类似藻类的微生物遗骸组成的，这种生物能够进行光合作用。光合作用有一个明显的附加作用：这种化合反应需要从阳光中汲取能量，并且产生氧气这个附加产品。因此，随着进行光合作用的生物呈几何倍数增长，越来越多的氧气被释放到大气层中。对某些生物来说，这完全就是灾难，因为氧气极其活跃，可能变得极具破坏性。如果你怀疑这种说法，可以想想火——火就是氧气和其他元素发生的剧烈反应。事实上，地质学家能够追踪游离氧在地球上的逐渐积累，因为他们发现了赤铁带：赤铁就是铁与游离氧结合的产物，这是一种缓慢形式的燃烧，我们通常称之为“生锈”。
尽管如此，仍有一些物种成功地适应了含氧量日趋丰富的大气层。其中一些还开始利用氧原子的高能量驱动自身的新陈代谢。于是通过这种方式，在距今约20亿年前，真核生物出现了，它的出现标志着生物复杂性迈上了一个新台阶。这些早期真核生物与原核生物一样，是单细胞生物。真核生物大多比原核生物体积大，它们通常将脱氧核糖核酸（DNA，遗传信息载体）保护在一个细胞核中，这能够确保它们更加精准地繁殖。其中一些物种还可以在繁殖前替换部分遗传信息片段，这意味着它们的后代具有父本、母本的双重特点。这是一种新型繁殖方式的开始，我们称之为“有性繁殖”。有性繁殖可以产生更丰富的多样性，因为后代和亲本不可能完全相同，这样，自然选择的节奏就大大加快了。这就是为什么在地球历史最近的10亿年中，生物物种的多样性比以前提高得更快。
距今约6亿年前，第一批多细胞生物出现，这是生物圈历史上具有重大意义的变革之一（此外，还有“人类世”带来的变革，这将在最后一章讨论）。在震旦纪及随后的寒武纪岩层中，突然出现已经可以用肉眼直接看到的大体积化石。从那时起，尽管大多数生物仍属于单细胞的原核生物或真核生物，但是古生物学家已经追踪到多细胞生物日趋丰富的多样性。每一种这样的生物都含有数十亿的真核细胞，它们密切配合，共同构成一个生命个体。多细胞生物的出现，标志着生物复杂性的进一步提高。
最初，所有多细胞生物都生活在海洋。但从距今约5亿年前开始，部分生物（极有可能是早期形态的植物或昆虫）开始探索陆地。这绝非易事，因为它们是在水中进化的，需要水维持其新陈代谢并进行繁殖。因此，像今天所有的陆地生物一样，它们必须进化出特殊的皮肤，以保护身体内部进行的各种化学反应，它们甚至为自己的后代进化出了精密复杂的保护机制，如蛋壳。从那时起，千百万种大型生物先后在地球上出现，它们繁荣兴旺，随后又消亡灭绝，包括最早的两栖类动物、爬行动物（如恐龙）和第一批哺乳动物。我们还知道，地球历史上还多次出现剧变时期，在此期间，数以百万计的生物在短时间内消失殆尽。有时，这些“灭绝事件”是由于地球和某些小行星碰撞引起的，而这些小行星直至今天仍环绕着太阳运行。这些碰撞掀起的尘烟犹如巨大的帷幕，遮天蔽日长达数月甚至数年，就像核战争一样。此外，它们还可以引发破坏力巨大的海啸。距今约6 500万年前，很可能就是由于一颗小行星撞击地球，导致绝大部分种类的恐龙灭绝殆尽。最早的哺乳动物极有可能是体型较小的穴居动物，类似于今天的鼩鼱。它们的袖珍体型和昼伏夜出的生活习性，使其比体型巨大的恐龙更有优势，在小行星撞地球的灾难中逃过一劫。
最早的生命原核生物诞生于太古宙（38亿年至25亿年前），紧随其后的是真核生物。距今约6亿年前的震旦纪（也称埃迪卡拉纪），地球上出现了多细胞的“埃迪卡拉生物群”。地球进入古生代之后，进化速度大大加快。最早的两栖动物、爬行动物和哺乳动物都在这一时期出现。距今2.5亿年前，地球进入中生代，这一时期的生物圈几乎被恐龙主宰。恐龙灭绝之后，地球进入新生代，现代生物开始出现，包括最晚进化出来的人类。
摆脱了恐龙这块绊脚石，哺乳动物开始适应曾经被恐龙独霸的多样的自然环境。很快，我们发现，大量新型的哺乳动物出现在地球上。其中一种为灵长类动物，它们大多数时间生活在树上。为了适应树间生活，灵长类动物需要具备适于抓握的手，可以观察立体图像的眼睛和能够处理大量视觉信息的大脑。从距今约2 000万年前起，一部分灵长类动物（早期形态的猿）开始花更多时间生活在地面上。到了约700万年前，在非洲某个地方，一些猿类开始用双脚站立。这是第一批“类人猿”，这种两足直立的猿是我们人类的直接祖先。
我们最有名的类人祖先或许就是“露西”了。她属于名为“南方古猿”的类人族群，居住在距今约300万年前的非洲埃塞俄比亚一带。我们可以从露西脊柱和颅骨的连接方式得知，她是用两足直立行走的。人类古生物学的先驱之一玛丽·利基（Mary Leakey）也发现了两个南方古猿的化石足迹，这是当初他们走过火山爆发散落的灰烬时留下的。露西比现代人个头稍小，大脑和现代黑猩猩差不多大小，所以，即使我们遇见她，我们很可能也会把她当成一个黑猩猩。200万年前，非洲东部出现了另一个类人物种，我们称之为“能人”。这个物种的特别之处就在于它的成员可以制作简单的石质工具。约50万年前，地球上又出现了一个类人物种，名为“直立人”（Homo erectus，古生物学家至今仍在争论该物种的确切命名）。该物种的成员和现代人类个头相当，其脑容量也和我们相差无几。他们制作的石质工具比能人更加精细复杂。随后，这个物种的部分成员离开非洲，迁移到其他地区，历经许多代，最远的到达了今天的中国境内。
我们人类，即现代智人，出现在约25万年前的东非。随着人类的出现，我们进入了人类历史时期。正如我们即将看到的，人类的出现标志着生物复杂性迈上了一个更高的台阶，这也是为何人类历史和其他物种的历史截然不同的原因。
原始人种分类图
傍人（约270万年前）
南方古猿阿尔法种（约400万年至100万年前）
海德堡人（约70万年至20万年前）
格鲁吉亚人（约180万年至160万年前）
能人（约250万年至150万年前）
直立人（约180万年至20万年前）
早期智人：尼安德特人（约15万年至10万年前）
晚期智人：现代智人（约5万年至1万年前）
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开端
采集狩猎时代
采集狩猎时代是人类历史中这样一个时代：整个人类社会依靠采集或狩猎，而不是通过种植或制造，来获取食物和其他必需品。此时的人类被称为“采集狩猎者”。这个时代也被称作“旧石器时代”。采集狩猎时代是人类历史上的第一个时代，也是迄今为止最长的时代，这是为人类历史奠定基础的时代。
采集狩猎者采集自然资源，用于饮食、居住、衣物、仪式活动和其他一些目的。他们的大部分活动并不是为了试图改变其居住环境。采集狩猎者独特的文化和技术创新，将他们的生活方式（人类与自然以及人类成员之间的诸多联系方式）与其他非人类物种（如猿猴）区分开来。只有人类能使用语言符号进行交流，语言使得人类成员之间可以精细地分享和积累知识。随着知识分享的不断深入，远古采集狩猎者的技能和生活方式逐渐适应了多种多样的自然环境，创造出其他大型物种无法赶超的多彩文化和多样技术。这种适应新环境的超凡应变能力，是人类历史得以形成的关键。