進化とは、生物集団の遺伝的な形質が、世代を重ねるごとに変化することである。その結果、新しい種が出現し、しばしば古い種が消滅する。進化は、自然選択(性選択を含む)や遺伝的浮動などの進化過程が遺伝的変異に作用し、その結果、世代を重ねるごとに集団内での特定の形質の頻度が増加または減少することで起こる。進化の過程は、生物学的な組織のあらゆるレベルで生物多様性をもたらした。化石.絶滅.環境条件.地球上の生物の多様性は、、代謝能力、環境的課題、および共生が動的に相互作用した結果である。地球上で生存可能な環境は、そのほとんどの期間は微生物によって支配され、その代謝と進化の影響を受けてきた。こうした微生物の活動の結果、地球上の物理化学的な環境は地質学的な時間尺度で変化し、その後の生命の進化の道筋に影響を与えてきた。たとえば、シアノバクテリアが光合成の副産物として酸素分子を放出したことで、地球規模で環境変化が引き起こされた。酸素は当時の地球上のほとんどの生物にとって有毒であったため、酸素の増加は新たな進化的課題をもたらし、やがて地球の主要な動植物種の形成につながった。このような生物と環境の相互作用は、生体系に固有の特徴である。生物圏.耐性域.生態系を構成する不活性要素は、生命維持に必要な物理的および化学的要素、すなわちエネルギー(太陽光や化学エネルギー)、水、熱、大気、、栄養素、太陽紫外線からの防御などである。ほとんどの生態系では、条件は一日を通じて、また季節ごとに変化する。したがって、ほとんどの生態系で生きてゆくためには、生物は「耐性域」と呼ばれるさまざまな条件に耐えなければならない。その外側には「生理的ストレス域」があり、そこでは生存と繁殖は可能だが最適とはいえない。これらの領域を超えると「不耐性域」となり、そこでは生物の生存と繁殖はありえないか、不可能となる。耐性域が広い生物は、耐性域が狭い生物よりも広く分布している。極限環境微生物.