Yerküre tarihi

Yerküre tarihi, yerkürenin oluşumundan günümüze kadar olan süreci ele alır ve tarihin coğrafi, biyolojik ve jeolojik unsurlarını kapsar. Yerküre tarihinin incelenmesi, birçok disiplinin bir araya gelmesini gerektirir. Bu disiplinler arasında jeoloji, biyoloji, paleontoloji, kimya, fizik ve astronomi gibi alanlar yer alır. Doğa bilimlerinin neredeyse bütün dalları, sürekli jeolojik değişim ve evrimle dolu yerküre geçmişindeki ana olayların anlaşılmasına katkıda bulunmuştur.

Uluslararası Stratigrafi Komisyonu tarafından tanımı yapılmış olan jeolojik zaman cetveli, yerkürenin oluşumundan günümüze kadar olan geniş zaman dilimlerini gösterir. Jeolojik zaman cetvelinin tüm bölümleri, yerküre tarihindeki olayların kaydı niteliğindedir. Cetveldeki ilk üst zaman olan Hadeen, yaşama dair doğrulanabilir bir kayıttan (yani fosillerden) önce gelen zaman dilimine verilen isimdir; yerkürenin oluşumuyla başladı ve 4 milyar yıl önce sona erdi. Hadeen'de yerkürenin oluşumu gerçekleşti ve yerkürenin yüzeyi yüksek sıcaklıklar ve yanardağ faaliyetleriyle şekillendi. Volkanik gaz çıkışı, büyük olasılıkla ilk atmosferi ve ardından okyanusları meydana getirdi. Ancak ilk atmosferde neredeyse hiç oksijen bulunmuyordu. Diğer gök cisimleriyle sık sık çarpışması nedeniyle yerkürenin büyük çoğunluğu eriyik hâldeydi. Yerküre en erken evresindeyken (Erken Dünya), Theia adı verilen gezegen büyüklüğündeki bir gök cismiyle çarpışması sonucunda Ay'ın oluştuğu düşünülmektedir. Yerkürenin zamanla soğuması, katı bir gezegen kabuğunun oluşmasına neden oldu ve suyun yüzeyde sıvı hâlde bulunabilmesini sağladı. Hadeen'den sonra gelen Arkeen ve Proterozoyik'te ise yerküre üzerinde evrim ve yaşam başladı. Arkeen, günümüzden 4 milyar önce başladı ve yaklaşık 2,5 milyar yıl öncesine kadar sürdü. Fotosentez yapan canlılar, 3,2 ila 2,4 milyar yıl önce ortaya çıktı ve atmosferi oksijen açısından zenginleştirmeye başladı. Proterozoyik ise yaklaşık 2,5 milyar yıl öncesinden 539 milyon yıl öncesine kadar devam etti. Proterozoyik'te atmosferin oksijen düzeyi arttı ve canlılar çeşitlenmeye başladı. Yaşam, 580 milyon yıl öncesine kadar çoğunlukla mikroskobik boyutlarda kaldı. Bu tarihten sonra karmaşık çok hücreli yaşam ortaya çıktı. İlk çok hücreli canlıların ortaya çıkışı, Proterozoyik'in kayda değer olaylarından biridir.

Proterozoyik'ten sonra gelen üst zaman ise Fanerozoyik'tir. Yaklaşık 539 milyon yıl önce Kambriyen Patlaması ile başlayan ve günümüze kadar devam eden Fanerozoyik, kendi içinde üç zamana ayrılır. Bunlar, sırasıyla eklem bacaklıların, balıkların ve karadaki ilk yaşamın çağı olan Paleozoyik; kuşlar haricindeki dinozorların yükselişi ve kitlesel yok oluşunu kapsayan Mezozoyik ve son olarak memelilerin yükselişe geçtiği Senozoyik Zaman'dır. Fanerozoyik'te, çiçekli bitkiler ve memeliler gibi modern canlılar evrimleşti. Fanerozoyik'i başlatan Kambriyen Patlaması'yla canlıların aniden çeşitlenmesi, günümüzde bilinen ana şubelerin çoğunun oluşmasını sağladı. İklim değişiklikleri zaman zaman canlıların büyük bir kısmının neslinin tükenmesine yol açmıştır. Örneğin Kretase-Paleojen yok oluşu olarak bilinen bir olay, yaklaşık 66 milyon yıl önce, büyük olasılıkla yerküreye bir meteorun çarpması sonucunda gerçekleşti. Bu olayın sonucunda, dinozorlar dahil birçok tür yok oldu ve yerküre üzerindeki yaşamda kökten bir değişim meydana geldi. İnsanın evrimi ise yaklaşık 7 milyon yıl önce başladı ve modern insan, Homo sapiens, yaklaşık 300.000 yıl önce ortaya çıktı. İnsanlar tarih boyunca çeşitli uygarlıklar kurdu ve yerküreyi etkileyen girişimlerde bulundular.

Dünya'nın yer kabuğu, oluşumundan itibaren tıpkı yaşam gibi sürekli değişim içindedir. Levha tektoniği, yerkürenin kıtalarını, okyanuslarını ve barındırdıkları yaşamı şekillendirmektedir. Türler evrilmeye, yeni biçimler almaya, başka türlere ayrılmaya veya sürekli değişen fiziksel ortamlar karşısında yok olmaya devam etmektedir. İnsanlar, ürettikleri ve geliştirdikleriyle içinde yaşadıkları doğayı çeşitli yönlerden etkilemektedir. Yerküre tarihi, yerkürenin geçmişine ışık tuttuğu gibi, geleceği hakkında da ipuçları sağlamaktadır.

Yerküre tarihi, oluşumundan günümüze kadar Dünya gezegeninin gelişimiyle ilgilenir. Yerkürenin 4.540 myö oluşumuyla başlayan yerküre tarihi, Uluslararası Stratigrafi Komisyonu'nun belirlediği jeolojik zaman cetveline göre dört üst zamana ayrılır. Her bir üst zamanda, yerkürenin bileşimi, iklimi ve canlılığında kayda değer değişimler oldu. Üst zamanlar kendi içinde zamanlara, zamanlar dönemlere ve dönemler de devrelere ayrılır. Zaman, jeokronolojide genellikle myö (milyon yıl önce) ile ölçülür ve her bir myö, geçmişteki yaklaşık 1.000.000 yıllık dönemi temsil eder.

Bulutsu hipotezi, yerküre dahil bütün Güneş Sistemi'nin oluşumunu açıklayan standart bir modeldir. Bu modele göre Güneş Sistemi, Güneş bulutsusu adı verilen, dönmekte olan bir yıldızlararası toz ve gaz bulutundan oluşmuştur. Bu bulutsu, 13,8 milyar yıl önce, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra gerçekleşen süpernovalardan uzaya saçılmış hidrojen, helyum ve ağır elementlerden oluşuyordu. Güneş bulutsusu, aşağı yukarı 4,5 milyar yıl önce büzülmeye başladı. Bu büzülmenin yakındaki bir süpernovadan gelen şok dalgasıya tetiklenmiş olması mümkündür. Bir şok dalgası da bulutsunun kendi etrafında dönmesini sağlamış olabilir. Bulutsunun dönüşü hızlanmaya başladığında, açısal momentum, yerçekimi ve eylemsizlik, bulutsuyu düzleştirerek kendi dönme eksenine dik bir öngezegezen diski hâline getirdi. Çarpışmalardan kaynaklanan küçük tedirginlikler ve diğer uzay kalıntılarının açısal momentumu, bulutsu merkezinin yörüngesinde dolanan kilometrelerce büyüklükteki öngezegenlerin oluşmasını sağladı.

Açısal momentumu yüksek olmayan bulutsunun merkezi, hızla kendi içine çöktü. Bu çökme sonucu oluşan sıkışma, hidrojenin helyuma dönüştüğü nükleer füzyon tepkimelerini başlatana kadar bulutsu merkezini ısıttı. Büzülmenin daha da artmasını takiben bir T Tauri yıldızı aşırı ısınarak Güneş'e dönüştü. Bu sırada bulutsunun dış kısmındaki maddeler, kütle çekiminin etkisiyle yoğunluk tedirgemeleri ve toz parçacıkları etrafında yoğunlaştı. Aynı zamanda öngezegen diskinin geri kalanı da halkalara ayrılmaya başladı. Kaçak yığılma olarak bilinen bir süreç sayesinde, toz parçaları ve uzay kalıntıları bir araya toplanarak gezegenleri meydana getirdi. Yerküre, evrenin yaşının yaklaşık üçte biri kadarlık bir süre önce, yani 4,54 milyar yıl önce (%1 belirsizlik payıyla), Güneş bulutsusunun yığılmasıyla oluştu. Yerkürenin oluşumu, 10 ila 20 milyon yıl içinde içinde tamamlandı. Yeni oluşan T Tauri yıldızının güneş rüzgârları, yığılarak daha büyük birer gök cismi hâline gelmemiş olan maddelerin çoğunu diskten temizledi. Aynı sürecin evrendeki hemen hemen tüm yeni oluşan yıldızların etrafında birer yığılma diski oluşturması ve bu disklerden bazılarının gezegenleri meydana getirmesi beklenmektedir.

Erken Dünya, iç kısmı ağır ve siderofil metalleri eritecek kadar sıcak olana değin yığılma süreciyle büyüdü. Silikatlardan daha yüksek yoğunluğa sahip olan bu metaller, yerküre merkezine doğru battı. Demir felaketi adıyla anılan bu olay, yerkürenin oluşmaya başlamasından sadece 10 milyon yıl sonra, ilkel manto ve (metalik) çekirdeğin birbirinden ayrılmasına sebep olarak yerkürenin katmanlı yapısının ve manyetik alanının oluşmasını sağladı. Bir araştırmada, yerkürenin içinin kademeli olarak soğuması nedeniyle (yaklaşık olarak her 1 milyar yılda 100°C kadar) yerkürenin iç çekirdeğinin (sıvı hâldeki dış çekirdekten farklı, katı hâlde bulunan merkezi) donmakta ve buna ek olarak giderek büyümekte olduğu öne sürüldü.

Yerküre tarihindeki ilk üst zaman olan Hadeen, yerkürenin oluşumuyla başlar ve Hadeen'in ardından 3,8 milyar yıl önce başlamış olan Arkeen gelir. Yerkürede bulunan en eski kayaçlar, yaklaşık 4 milyar yıl öncesine tarihlenir. Kayaçlarda bulunan en eski kırıntılı zirkon kristallerinin yaşı ise yer kabuğunun ve yerkürenin oluşumundan kısa bir süre sonrasına denk gelen yaklaşık 4,4 milyar yıl öncesine kadar uzanır. Ay'ın oluşumunu açıklayan Büyük Çarpışma Hipotezi'ne göre, ilk yer kabuğunun oluşumundan nispeten kısa bir süre sonra, yerküreden daha küçük bir öngezegenin yerküreyle çarpışmasıyla manto ve yer kabuğunun bir kısmı uzaya fırlamıştır. Bu parçalar Ay'ı meydana getirmiştir.

Diğer gök cisimleri üzerindeki krater sayımlarından, göktaşı düşüşlerinin yoğun görüldüğü Geç Dönem Ağır Bombardıman adı verilen bir dönemin yaklaşık 4,1 milyar yıl öncesinde başladığı ve Hadeen'in bitişine denk gelen 3,8 milyar yıl öncesinde sonlandığı anlaşılmaktadır. Ayrıca bu üst zamandaki ısı akışı ve jeotermal gradyan nedeniyle yerküre üzerinde şiddetli yanardağ faaliyetleri mevcuttu. Bununla beraber 4,4 milyar yıl öncesine tarihlenen kırıntılı zirkon kristalleri üzerinde bu kristallerin sıvı su ile temas ettiğine dair kanıtlar bulunmaktadır. Bu kanıtlar, o tarihlerde yerküre üzerinde halihazırda okyanuslar veya denizler bulunduğuna işaret etmektedir.

Arkeen'in başlangıcında yerküre kayda değer ölçüde soğumuştu. Arkeen atmosferi oksijenden yoksundu ve bu nedenle morötesi ışınları engelleyecek bir ozon tabakasına sahip değildi. Bu nedenle günümüzde yerküre üzerinde yaşayan canlılar, Arkeen üst zamanında yerkürenin yüzeyinde hayatta kalamazlardı. Bununla birlikte yaklaşık 3,5 milyar yıl öncesine tarihlenen fosil adaylarına dayanarak ilk yaşamın Arkeen'in erken dönemlerinde evrimleşmeye başladığı düşünülmektedir. Bazı bilim insanları, yaşamın 4,4 milyar yıl kadar önce, Hadeen'in erken dönemlerinde başlamış ve yerküre yüzeyinin altındaki hidrotermal bacalarda olası Geç Dönem Ağır Bombardımandan kurtulmuş olabileceğini düşünmektedirler.

Yerkürenin tek doğal uydusu olan Ay, yörüngesinde olduğu Dünya'ya kıyasla diğer Güneş Sistemi uydularından daha büyüktür. Apollo Projesi'nde Ay'ın yüzeyinden alınmış kayaçlar Dünya'ya getirildi. Bu kayaçların radyometrik tarihlemeleri, Ay'ın 4,53±0,01 milyar yıl yaşında olduğunu ve Güneş Sistemi'nin oluşumundan en az 30 milyon yıl sonra oluştuğunu göstermektedir. Yeni kanıtlar ise Ay'ın daha geç bir tarih olan 4,48±0,02 milyar yıl önce, yani Güneş Sistemi'nin oluşumundan 70 ila 110 milyon yıl sonra oluştuğunu ortaya koymaktadır.

Ay'ın oluşumuna ilişkin teoriler, aşağıdaki gerçeklerin yanı sıra yerküreye kıyasla neden daha geç oluştuğunu da açıklama getirmelidir. İlki, Ay'ın düşük yoğunluğa (Ay'ın yoğunluğu suyun 3,3 katıdır, yerkürenin yoğunluğu ise suyun 5,5 katıdır) ve küçük bir metalik çekirdeğe sahip oluşudur. İkincisi, Dünya ve Ay'ın aynı oksijen izotopu imzasına sahip olmasıdır (oksijen izotoplarının nispeten bolluğu). Bu olayları açıklamak için ortaya atılan teorilerden biri olan Büyük Çarpışma Hipotezi, Mars büyüklüğünde bir gök cisminin (bazen Theia olarak da adlandırılır) Erken Dünya'ya çarpması sonucu Ay'ın meydana geldiğini öne sürer ve yaygın kabul görür.

Bu çarpışma, kuşlar haricindeki dinozorların yok olmasına neden olduğu düşünülen ve günümüze daha yakın bir tarihte gerçekleşmiş olan Chicxulub Çarpışması'ndan yaklaşık 100 milyon kat daha fazla enerji açığa çıkardı. Çarpışmanın enerjisi, yerkürenin bazı dış katmanlarının buharlaşması ve hem yerkürenin hem de çarpan gök cisminin eriyik hâle gelmesi için yeterliydi. Yerkürenin manto içeriğinin bir kısmı, çarpışmanın etkisiyle yerküre etrafındaki yörüngeye fırladı. Büyük Çarpışma Hipotezi, Ay'daki metal maddelerin tükendiğini öngörmektedir ve bu sayede Ay'ın anormal element bileşimine bir açıklama getirmektedir. Dünya yörüngesindeki fırlamış maddeler, birkaç hafta içinde tek bir gök cismi hâline yoğunlaşabilecek durumdaydı. Dünya yörüngesindeki fırlamış madde, çarpışma sonrası kendi yerçekiminin etkisi altında daha küresel bir cisim hâline gelerek Ay'ı meydana getirdi.

Levha tektoniğinin gerçekleşmesini sağlayan süreç olan manto konveksiyonu, yerkürenin iç kısmından yüzeyine doğru gerçekleşen ısı akışının bir sonucudur. Manto konveksiyonuyla okyanus ortası sırtlarında sert tektonik levhalar oluşur. Bu levhalar, yitim bölgelerinde manto içine dalarak yok olur. Manto, Erken Arkeen'de (yaklaşık 3 milyar yıl önce) günümüzden daha yüksek bir değer olan yaklaşık sıcaklığındaydı. Bu sebeple manto içindeki konveksiyon daha hızlı gerçekleşmekteydi. Şu anki levha tektoniğine benzer süreçler o dönemde de gerçekleşiyor olmasına rağmen daha hızlıydı. Hadeen ve Arkeen'de dalma bölgelerinin daha yaygın olması ve bundan ötürü tektonik levhaların günümüze kıyasla daha küçük olması muhtemeldir.

Yerkürenin yüzeyi ilk kez katılaştığında oluşan kabuk, Hadeen'de hızlı gerçekleşen levha tektoniği ve Geç Dönem Ağır Bombardıman'ın yoğun etkileri sebebiyle tamamen kayboldu. Bununla birlikte kabukta henüz çok az farklılaşma meydana geldiği için bu ilk kabuğun bileşiminin tıpkı günümüzdeki okyanusal kabuk gibi bazaltik olduğu düşünülmektedir. Daha altta yer alan kabukta meydana gelen kısmî erime sırasında hafif elementlerin farklılaşmasının bir ürünü olan kıtasal kabuğun ilk parçaları, ilk kez 4 milyar yıl önce, Hadeen'in sonunda ortaya çıktı. Bu ilk küçük kıtalardan geriye kalanlara kraton adı verilmektedir. Geç Hadeen ve Erken Arkeen kabuğunun bu parçaları, günümüzdeki kıtaların etrafında büyüdüğü merkezleri oluşturdu.

Yerküredeki en eski kayaçlar, Kanada'nın Kuzey Amerika kratonunda bulunur. Bu kayaçlar yaklaşık 4 milyar yaşındaki tonalitlerdir. Bu tonalitler, yüksek sıcaklıkta başkalaşım geçirdiklerine dair izler taşımalarının yanı sıra suyla sürüklenmeleri sırasında erozyona uğrayarak yuvarlanmış tortul granüllere ait izler de barındırır. Bu tortul granüllere ait izler, o zamanlarda nehirlerin ve denizlerin var olduğuna işaret eder. Kratonlar, temel olarak iki değişken mikrolevhadan oluşur. Bunlardan ilki, düşük derecede başkalaşım geçirmiş tortul kayaçlardan oluşan yeşiltaş kuşaklarıdır. Bu "yeşiltaşlar", günümüzdeki yitim bölgelerinin üzerinde bulunan okyanus çukurluklarındaki tortullara benzer. Bu nedenle yeşiltaşların varlığı kimi zaman Arkeen sırasında yitim gerçekleştiğine dair bir kanıt olarak görülür. İkincisi ise felsik magmatik kayaçlardan oluşan bir bileşimdir. Bunlar çoğunlukla bileşim olarak granite benzeyen tonalit, tronjemit veya granodiyorit gibi kayaç türleridir (bu nedenle bu tür mikrolevhalara kısaca TTG denilir). TTG bileşimleri, bazaltın kısmî erimesiyle oluşan ilk kıtasal kabuğun kalıntıları olarak görülmektedir.

Yerküre tanımlanırken genellikle geçmişte üç atmosfere sahip olduğu belirtilir. Yerkürenin Güneş bulutsusundan aldığı ilk atmosfer, hafif elementlerden (atmofil), çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşuyordu. Güneş rüzgârları ve yerkürenin ısısı, bu atmosferi yerküreden uzaklaştırdı. Bundan dolayı günümüzde Dünya atmosferi artık kozmik bolluklarına kıyasla bu hafif elementlerden yoksundur. Ay'ı meydana getiren çarpışmanın ardından eriyik hâldeki yerküreden uçucu gazlar salındı. Sonrasında yanardağlardan salınan gazlar ve sera gazları açısından zengin fakat oksijen açısından fakir ikinci bir atmosfer oluştu. Son olarak, bakteriler yaklaşık 2,8 milyar yıl önce oksijen üretmeye başladığında, oksijen açısından zengin üçüncü atmosfer meydana geldi.

Atmosfer ve okyanusun oluşumunu açıklamak için yapılmış ilk modellerde, Dünya'nın ikinci atmosferinin uçucu maddelerin yerkürenin içinden dışarı atılmasıyla meydana geldiği varsayılıyordu. Günümüzde ise bu uçucu maddelerin birçoğunun yığılma esnasında gök cisimlerinin çarpışmasıyla buharlaştığı ve çarpışma etkisiyle gaz çıkışı olarak bilinen bir süreç ile yerküreye ulaştığı düşünülmektedir. Bu nedenle yerküre henüz yeni meydana geldiği sırada okyanus ve atmosfer oluşmaya başladı. Yeni atmosfer muhtemelen su buharı, karbondioksit, azot ve az miktarda diğer gazlardan oluşuyordu.

Güneş bulutsusunun buz oluşumuna engel olacak kadar sıcak olması ve kayaçların su buharıyla hidratasyonunun çok uzun sürmesinden ötürü, Dünya'ya 1 astronomik birim (AU) uzaklığındaki (yani Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığı kadar) gezegenciklerin yerkürede su oluşumuna tahminen bir katkısı olmadı. Yerküredeki su, dış asteroit kuşağındaki göktaşlarından ve tahmini olarak 2,5 AU ve ötesinde bulunan bazı embriyo gezegenlerden geldi. Kuyruklu yıldızların da yerküreye su getirmiş olma ihtimali bulunmaktadır. Günümüzde kuyruklu yıldızların çoğu Güneş'in etrafında Neptün'den daha uzak yörüngelerde bulunsalar da, bilgisayar simülasyonları kuyruklu yıldızların Güneş Sistemi'nin iç kısımlarında eskiden çok daha yaygın bulunduğunu göstermektedir.

Yerküre soğudukça bulutlar oluştu. Yağmurlar, okyanusları meydana getirdi. Güncel kanıtlar, okyanusların 4,4 milyar yıl öncesine kadar eski bir tarihte oluşmaya başlamış olabileceğini göstermektedir. Arkeen'in başlangıcında, yerkürenin çoğunluğu okyanuslarla kaplıydı. Sönük genç Güneş paradoksu olarak bilinen bir sorun nedeniyle bu erken tarihli okyanus oluşumu açıklanması zor bir doğa olayıydı. Yıldızlar, yaşlandıkça daha parlak hâle gelmektedir; Güneş de oluşumu sırasında mevcut gücünün sadece %70'i kadar enerji yaymaktaydı. Güneş, son 4,5 milyar yılda %30 daha parlak hâle geldi. Birçok model, okyanusların oluştuğu sırada yerkürenin buzla kaplı olması gerektiğini göstermektedir. O dönemde atmosferde sera etkisi yaratacak kadar karbondioksit ve metan bulunuyor olması ihtimali, bu soruna karşı olası cevaplardan biridir. Yanardağlardan karbondioksit, ilkel mikroplardan ise metan gazı ortaya çıkmış olabilir. Bunlara ek olarak o dönemde metan fotolizi ürünlerinden oluşan ve sera karşıtı etkiye sahip bir organik pusun var olduğu hipotezi öne sürülmüştür. Bir diğer sera gazı olan amonyak, yanardağların patlaması sırasında açığa çıkıyordu ancak morötesi radyasyon sebebiyle hızlı bir biçimde parçalanmaktaydı.

İlkel atmosfer ve okyanusa dair bilimsel ilginin nedenlerinden biri de yaşamın ilk ortaya çıktığı koşulları oluşturmalarıdır. Yaşamın cansız kimyasallardan nasıl ortaya çıktığı konusunda pek çok model olmasına karşın bu konuda çok az bilimsel fikir birliği vardır. Laboratuvarda oluşturulan kimyasal sistemler, canlı bir organizmanın sahip olduğu asgarî karmaşıklığın oldukça gerisindedir.

Yaşamın ortaya çıkışındaki ilk adım, canlılığın yapı taşları olan nükleobazlar ve amino asitler de dahil olmak üzere basit organik bileşiklerin çoğunu oluşturan kimyasal reaksiyonlar olabilir. 1953 yılında Stanley Miller ve Harold Urey tarafından yapılan bir deney, bu tür moleküllerin, su, metan, amonyak ve hidrojen içeren bir atmosferde kıvılcımlar (yıldırımın etkisini taklit etmek için kıvılcım kullanılmıştır) yardımıyla oluşabileceğini gösterdi. Atmosferin kimyasal bileşimi, muhtemelen Miller ve Urey'in deneyinde kullandığından farklı olmasına rağmen bu deneyden sonra daha gerçekçi bileşimlerle yapılan deneylerde de organik moleküller başarıyla sentezlendi. Bilgisayar simülasyonları, dünya dışı organik moleküllerin yerkürenin oluşumundan önceki öngezegen diskinde meydana gelmiş olabileceğini göstermektedir.

Canlılarda en az üç olası başlangıç noktasından daha fazla karmaşıklığa ulaşılabilir. Bunlar sırasıyla: Bir canlının kendisine benzer yavrular üretme yeteneği anlamına gelen kendini kopyalama; canlının kendini besleme ve onarma yeteneği olan metabolizma ve yiyeceklerin içeri girmesine, atıkların da dışarı çıkmasına izin vererek istenmeyen maddeleri dışarıda tutan dış hücre zarlarıdır.

Üç modern üst âlemin en basit üyeleri bile kendi "tariflerini" kaydetmek için DNA'yı kullanır. DNA'daki bu bilgileri ise büyüme, bakım ve kendini kopyalama amacıyla "okumak" için karmaşık bir RNA ve protein moleküller dizisi kullanırlar.

Ribozim adı verilen bir tür RNA molekülünün, hem kendi replikasyonunu hem de proteinlerin yapımını katalizleyebildiğinin keşfi, ilkel yaşamın tamamen RNA'ya dayandığı hipotezinin kurulmasını sağladı. Mutasyonlar ve yatay gen transferlerinin varlığı, her nesildeki yavruların ebeveynlerinden farklı genomlara sahip olma olasılığını yükselteceğinden, ilkel canlılar tarafından bireysel organizmaların mevcut olduğu ancak biyolojik türlerin olmadığı bir RNA dünyası meydana getirilmiş olabilir. RNA'nın yerini daha sonra kimyasal açıdan daha kararlı olan ve bu nedenle daha uzun genomlar oluşturabilen, tek bir canlının sahip olabileceği yetenek aralığını genişleten DNA aldı. Ribozimler ise modern hücrelerin "protein fabrikaları" olan ribozomların ana bileşenleri olarak kaldılar.

Kısa ve kendi kendini kopyalayan RNA molekülleri laboratuvarlarda yapay olarak üretilmiştir. Ancak RNA'nın doğal yollarla (biyolojik olmayan doğal yollar, örneğin kimyasal) sentezinin mümkün olup olmadığı konusunda şüpheler ortaya çıkmıştır. İlk ribozimler, daha sonra yerini RNA'ya bırakmış olan PNA, TNA veya GNA gibi daha basit nükleik asitlerden oluşmuş olabilir. Kristaller ve hatta kuantum sistemleri, diğer bazı RNA öncesi replikatör önerilerindendir.

2003 yılında, hidrotermal bacaların yakınında, okyanus tabanı ve basıncında, yaklaşık 100 °C'de, gözenekli metal sülfür çökeltilerinin RNA sentezine yardımcı olacağı fikri ortaya atıldı. Bu hipoteze göre ilkel hücreler, lipit zarların sonradan gelişimine kadar metal substratın gözeneklerinde tutulur.

Uzun süredir varlığı devam eden bir başka hipotez de, ilk canlılığın protein moleküllerinden oluştuğudur. Proteinlerin yapı taşları olan amino asitler, tıpkı iyi birer katalizör olan peptitler (amino asit polimerleri) gibi uygun prebiyotik koşullarda kolayca sentezlenir. 1997'de başlayan bir dizi deney, katalizör olarak demir sülfür ve nikel sülfürün kullanıldığı bir ortamda, karbonmonoksit ve hidrojen sülfür varlığında amino asit ve peptitlerin oluşabileceğini gösterdi. Amino asit ve peptitlerin oluşumundaki basamakların çoğu, yaklaşık kadar sıcaklık ve ortalama düzeyde basınç gerektiriyordu. Fakat bu basamaklar arasından birinin gerçekleşmesi için sıcaklık ve yerkürenin altında görülen düzeylerde bir basınç gerekmekteydi. Proteinlerin kendi kendine devam edebilen sentezleri, bu nedenle hidrotermal bacaların yakınında meydana gelmiş olabilir.

Önce metabolizmanın oluştuğu senaryolardaki zorluklardan biri de canlıların evrimleşmesi için gerekli yolların azlığıdır. Molekül kümelerinin bireysel olarak çoğalma yeteneği olmadığı sürece, her biri doğal seçilimin hedefi olan "bileşimsel genomlara" (topluluktaki molekül türlerinin sayısı) sahip olacaktır. Yakın tarihli bir model, böylesi bir sistemin doğal seçilime yanıt verecek şekilde evrimleşemeyeceğini göstermektedir.

Tıpkı hücrelerin dış zarlarını oluşturanlara benzeyen çift duvarlı lipit "kabarcıklarının", yaşam için temel bir ilk adım olabileceği öne sürülmüştür. Erken Dünya'nın koşullarını simüle eden deneyler, lipitlerin oluşabildiğini göstermiştir. Bu lipitler kendiliğinden lipozomlar (çift duvarlı "kabarcıklar") meydana getirebilir ve sonrasında kendi kendilerine çoğalabilirler. Lipitler, nükleik asitler gibi özünde birer bilgi taşıyıcısı olmasalar da, uzun ömürlülük ve üreme için doğal seçilime tabidirler. RNA gibi nükleik asitler, lipozomların içinde dış ortama kıyasla daha kolay bir şekilde oluşmuş olabilir.

Bazı killer, özellikle de montmorillonit, bir RNA dünyasının ortaya çıkmasında olası hızlandırıcı etkiye sahip özellikler bulundurur. Killer, kristal yapılarının kendini kopyalamasıyla büyür, doğal seçilimin bir benzerine tabidirler (en hızlı büyüyen kil "türlerinin" belli bir ortamda hızla baskın hale gelmesi gibi) ve RNA moleküllerinin oluşumunu katalizleyebilirler. Bu fikir bir bilimsel konsensüs hâline gelmemiş olsa da, fikrin hâlâ aktif destekçileri bulunmaktadır.

2003'teki araştırmalar, montmorillonitin yağ asitlerinin "kabarcıklara" dönüşümünü hızlandırabileceğini ve bu kabarcıkların kile bağlı RNA'yı kapsülleyebileceğini bildirdi. Kabarcıklar, sonrasında ilave lipitleri absorplayarak ve bölünerek büyüyebilir. En ilkel hücrelerin oluşumunda buna benzer süreçler etkili olmuş olabilir.

Çok sayıdaki ilkel hücreden sadece bir soyun hayatta kaldığı düşünülmektedir. Mevcut filogenetik kanıtlar, son evrensel ortak atanın (SEOA kısaltması ile anılır) günümüzden tahmini olarak 3,5 milyar yıl veya daha öncesinde yaşamış olduğunu göstermektedir. Yerküre üzerindeki yaşamın tartışmasız en eski kanıtı, yerkürenin eriyik hâlde bulunduğu Hadeen'i takiben yeryüzünde bir jeolojik kabuğun katılaşmaya başladığı Eoarkeen üst zamanındadır ve en az 3,5 milyar yıl öncesine tarihlenir. Bu son evrensel ortak ata hücresi, bugün yerküre üzerinde var olan tüm yaşamın atasıdır. Bu hücre muhtemelen bir prokaryottu, bir hücre zarına ve muhtemelen ribozomlara sahipti ancak bir çekirdeğe, mitokondriye veya kloroplastlar gibi zarla çevrili organellere sahip değildi. Tıpkı modern hücreler gibi genetik kodu olarak DNA'yı, bilgi aktarımı ve protein sentezi için RNA'yı ve reaksiyonları katalizlemek için enzimleri kullandı. Bazı bilim insanları, tek bir son evrensel ortak ata yerine, yatay gen transferi yoluyla genleri değiş tokuş eden canlı popülasyonları olduğunu düşünmektedir.

Proterozoyik üst zaman, 2,5 milyar yıl öncesinden 538,8 milyon yıl öncesine kadar sürdü. Bu zaman diliminde, kratonlar günümüz boyutlarındaki kıtalara dönüştü. Proterozoyik'te, oksijen açısından zengin bir atmosfer meydana geldi. Yaşam, prokaryot hücrelerden, ökaryotlara ve çok hücrelilere evrildi. Proterozoyik'te, Kartopu Dünya olarak adlandırılan birkaç şiddetli buzul çağı görüldü. Yaklaşık 600 milyon yıl süren son Kartopu Dünya olayından sonra, yaşamın evrimi hızlandı. Yaklaşık 580 milyon yıl önce de Ediyakaran biyotası ile Kambriyen Patlaması başladı.

İlk hücreler, çevredeki ortamdan enerji ve besin aldı. Daha karmaşık bileşiklerin görece daha az enerjiyle daha basit bileşiklere parçalanmasını sağlayan fermantasyon süreciyle serbest kalan enerjiyi, büyümek ve çoğalmak için kullandılar. Fermantasyon sadece anaerobik (oksijensiz) bir ortamda gerçekleşebilir. Fotosentezin evrimi, hücrelerin Güneş'ten enerji elde etmesini mümkün kıldı.

Yerküre yüzeyini kaplayan canlıların çoğu, doğrudan veya dolaylı olarak fotosenteze bağlıdır. En yaygın şekli olan oksijenli fotosentez, karbondioksit, su ve güneş ışığını besine dönüştürür. Fotosentez, Güneş ışığının enerjisini yakalayarak ATP gibi enerji açısından zengin moleküllerde depolar ve sonrasında bu moleküller şeker üretmek için hücrelere enerji sağlar. Fotosentezde kullanılan elektronlar, hidrojenin sudan sıyrılmasıyla elde edilir ve arta kalan oksijen atık ürün olarak doğaya bırakılır. Mor bakteriler ve yeşil kükürt bakterileri de dahil bazı canlılar, elektron verici olarak sudan sıyrılan hidrojen yerine başka alternatiflerin kullanıldığı oksijensiz bir fotosentez biçimi gerçekleştirirler. Bu tarz su kullanmayan fotosentez biçimlerindeki elektron kaynaklarına örnek olarak hidrojen sülfür, kükürt ve demir verilebilir. Bu bileşikleri kullanarak fotosentez yapan ekstremofil canlıların yaşadığı yerler, kaplıca ve hidrotermal bacalar gibi ortamlarla sınırlıdır.

Daha basit bir oksijensiz fotosentez türü, yaşamın başlangıcından nispeten kısa bir süre sonra, 3,8 milyar yıl önce ortaya çıktı. Oksijenli fotosentezin başlangıç tarihi daha tartışmalıdır. Oksijenli fotosentezin yaklaşık 2,4 milyar yıl önce ortaya çıkmış olduğu kesindir fakat bazı araştırmacılar bu tarihi daha eski olduğunu savunup 3,2 milyar yıl önce ortaya çıktığını öne sürer. Oksijenli fotosentezin ortaya çıkışıyla "canlı üretkenliği muhtemelen küresel olarak en az iki ila üç kat arttı". Oksijen üreten canlıların en eski kalıntıları arasında stromatolitler bulunur. Batı Avustralya'daki 3,48 milyar yıllık bir kumtaşında, stromatolitler gibi mikrobiyal mat fosilleri bulunduğu keşfedilmiştir. Grönland'ın güneybatısında keşfedilen 3,7 milyar yıllık metasedimanter kayaçlarda bulunan grafit ve Batı Avustralya'daki 4,1 milyar yıllık kayaçlarda bulunan "biyotik yaşam kalıntıları", biyojenik maddelere dair diğer erken dönem fiziksel kanıtlardır.

Fotosentezle salınan oksijen, ilk başta kireçtaşı, demir ve diğer minerallere kimyasal olarak bağlandı. Oksitlenmiş demir, Sideriyen Dönemi'nde (2,5 ile 2,3 milyar yıl öncesi aralığında) bol miktarda oluşan ve bantlı demir formasyonu adı verilen jeolojik katmanlarda kırmızı tabakalar hâlinde görünür. Açıkta bulunan ve kolayca tepkimeye giren minerallerin çoğunluğu oksitlendiğinde, nihayet atmosferde oksijen birikmeye başladı. Her hücre tek başına yok denecek kadar oksijen üretmiş olsa da, birçok hücrenin toplam metabolizmasıyla uzun bir süre boyunca oksijen üretmesi, Dünya'nın atmosferini dönüştürerek bugünkü durumuna getirdi. Bu yeni oluşan atmosfer, Dünya'nın üçüncü atmosferiydi.

Bir miktar oksijen Güneş'in ultraviyole radyasyonuyla uyarılarak ozon hâlini aldı ve atmosferin üst kısmına yakın bir tabakada toplandı. Ozon tabakası, bir zamanlar atmosferden geçmiş olan ultraviyole radyasyonu soğurdu ve soğurmaya da devam etmektedir. Ozon tabakası bu işleviyle, hücrelerin okyanus yüzeyinde ve en nihayetinde karada kolonileşmesini sağladı. Ozon tabakası olmasaydı, kara ve denizler üzerine yağan ultraviyole radyasyon bombardımanı, bu ışınlara maruz kalan hücrelerde sürdürülemez seviyede mutasyonlara neden olurdu.

Fotosentezin bir başka etkisi daha oldu. Oksijen, zehirli bir elementtir. Atmosferdeki oksijen seviyesi arttıkça, oksijen felaketi olarak bilinen bir olay ile yerküredeki canlıların kayda değer bir kısmı tahminen yok oldu. Dirençli canlılar hayatta kalarak gelişirken kimi canlılar da metabolizmalarını artırmak ve aynı besinden daha fazla enerji elde etmek için oksijen kullanma yeteneğini geliştirdiler.

Güneş'in doğal evrimi, Arkeen ve Proterozoyik boyunca Güneş'i giderek daha parlak hâle getirdi. Güneş'in parlaklığı her bir milyar yılda %6 oranında artar. Sonuç olarak yerküre, Proterozoyik Üst Zaman'da Güneş'ten daha fazla ısı almaya başladı. Buna karşın yerküre ısınmadı. Aksine, jeolojik kayıtlar Proterozoyik'in başlarında yerkürenin dramatik bir şekilde soğuduğunu göstermektedir. Güney Afrika'da bulunan buzul çökellerinin yaşı, 2,2 milyar yıl öncesine kadar uzanmaktadır ve paleomanyetik kanıtlara göre o zamanlarda ekvatorun yakınında bulunmuş olmaları gerekmektedir. Bu nedenle Huronian buzullaşması olarak bilinen bu buzullaşma, küresel boyutta gerçekleşmiş olabilir. Bazı bilim insanlarına göre bu buzullaşma öylesine şiddetliydi ki, yerküre kutuplardan ekvatora kadar dondu. Bilimde bu hipoteze "Kartopu Dünya" adı verilir.

Huronian buzul çağı, atmosferde artan oksijen miktarından kaynaklanmış olabilir. Artan oksijen miktarı, atmosferdeki metan gazının (CH4) azalmasına neden oldu. Metan etkin bir sera gazıdır ancak oksijenle tepkimeye girerek daha az etkili bir sera gazı olan karbondioksiti (CO2) meydana getirir. Atmosferde serbest oksijen mevcutken, metan gazı miktarı Güneş'ten gelen ve artmakta olan ısı akışının etkisine karşı koymaya yetecek ölçüde azalmış olabilir.

Kartopu Dünya terimi, daha sonraları Kriyojeniyen dönemde gerçekleşen ekstrem buzul çağlarını tanımlamak için daha yaygın olarak kullanılır. 750 myö ile 580 myö aralığında, en yüksek dağlar dışında yerkürenin tamamen buzla kaplı olduğu düşünülen ve ortalama sıcaklıkların civarında olduğu düşünülen her biri yaklaşık 10 milyon yıl süren dört dönem vardı. Kartopu Dünya olayı, kısmen ekvatorun üstü ve altına yayılmış olan süperkıta Rodinya'nın konumundan dolayı gerçekleşmiş olabilir. Karbondioksit yağmurla birleşerek kayaları aşındırır ve bunun sonucunda karbonik asit oluşur. Karbonik asit de daha sonra suyla birlikte denizlere akar ve böylece sera gazı olan karbondioksit atmosferden uzaklaşmış olur. Kıtalar kutuplara yakın olduğunda, buzulların ilerlemesiyle kayalar kaplanır ve bu olay karbondioksitin atmosferde azalma sürecini yavaşlatır. Ancak Rodinya'nın aşınması, Kriyojeniyen'de buzulların tropik bölgelere ilerleyişine kadar kontrolsüz biçimde devam etti. Devam eden bu süreç, yanardağlardan karbondioksit emisyonu veya metan gazı hidratlarının destabilizasyonuyla tersine dönmüş olabilir. Kartopu Dünya'ya alternatif Sulu kar dünyası teorisine göre buzul çağlarının zirve yaptığı zamanlarda bile ekvatorda hâlâ sıvı hâlde su bulunmaktaydı.

Modern taksonomi, yaşamı üç üst âleme ayırır. Bu üç üst âlemin ne zaman ortaya çıktığı belirsizdir. Bakteriler (bazen Neomura olarak adlandırılır), muhtemelen diğer canlılardan ilk ayrılan üst âlemdi fakat bu varsayım tartışmalıdır. 2 milyar yıl önce bakterilerin ayrılmasından sonra Neomura, Arkeler ve Ökaryotlar olarak ikiye ayrıldı. Ökaryot hücreler, prokaryot hücrelerden (bakteriler ve arkeler) daha büyüktür ve daha karmaşıktır. Bu karmaşıklığın sebebi ancak şimdilerde anlaşılmaya başlanmıştır. Mantarlara özgü özelliklere sahip en eski fosiller, yaklaşık 2,4 milyar yıl öncesine tarihlenir ve Paleoproterozoyik Zaman'a aittir. Bu çok hücreli bentik canlılar, anastomoz yapabilen ipliksi yapılara sahipti.

Bu sıralarda ilk proto-mitokondri oluştu. Evrimleşerek oksijenli solunum yapabilir hâle gelen ve günümüzün Riketsiya cinsi bakterileriyle akraba olan bir bakteri hücresi, oksijenli solunum yeteneğinden yoksun daha büyük bir prokaryot hücrenin içine girdi. Tahminen büyük olan hücre, daha küçük olanı sindirmeye çalıştı ancak bunda (muhtemelen avların savunma biçimlerinin evrimi sebebiyle) başarısız oldu. Daha küçük hücre, daha büyük olana parazit olmuş olabilir. Her hâlükarda, daha küçük olan hücre daha büyük hücrenin içinde hayatta kaldı. Oksijen kullanarak, daha büyük hücrenin ürettiği atıkları metabolizmasında kullandı ve böylece daha fazla enerji elde etti. Bu fazla enerjinin bir kısmı konak hücreye (büyük olana) geri döndü. Küçük hücre, daha büyük olanın içinde çoğaldı. Kısa süre içinde büyük hücre ile içinde barındırdığı küçük hücreler arasında kalıcı bir simbiyoz gelişti. Konak hücre zamanla içindeki daha küçük hücrelerden bazı genler edindi ve iki hücre de birbirine bağımlı hâle geldi. Büyük hücre, küçük hücrelerin ürettiği enerji olmadan hayatta kalamaz ve küçük hücreler de daha büyük hücre tarafından sağlanan hammaddeler olmadan hayatta kalamaz duruma geldi. Tüm hücre, artık tek bir canlı olarak kabul edilmektedir ve içindeki küçük hücreler, organel olarak sınıflandırılan birer mitokondridir.

Buna benzer bir diğer olay da fotosentetik siyanobakterilerin heterotrofik hücrelerin içine girip kloroplastlara dönüşmesidir. Muhtemelen bu değişikliklerin bir sonucu olarak, fotosentez yapabilen bir hücre soyu, diğer ökaryotlardan 1 milyar yıl önce ayrıldı. Tahminen buna benzer birkaç tane daha hücre içine girme olayı gerçekleşmişti. Mitokondri ve kloroplastların hücresel kökenini açıklayan köklü endosimbiyotik teorinin yanı sıra, hücrelerin peroksizom oluşumuna, spiroketlerin sil ve kamçı oluşumuna ve hatta bir DNA virüsünün hücre çekirdeği oluşumuna sebep olduğuna dair teoriler vardır. Ancak hiçbiri yaygın kabul görmemiştir.

Arkeler, bakteriler ve ökaryotlar çeşitlenmeye, daha karmaşık hâle gelmeye ve çevrelerine daha iyi adapte olmaya devam ettiler. Her bir üst âlem tekrar tekrar birden fazla soya bölünmüştür fakat arkeler ve bakterilerin tarihi hakkında çok az şey bilinmektedir. Süperkıta Rodinya, 1,1 milyar yıl önce oluşum sürecindeydi. Bitki, hayvan ve mantar soyları, henüz tek hücreli olarak var olmalarına rağmen birbirlerinden ayrılmıştı. Bunlardan bazıları koloniler hâlinde yaşıyordu ve zamanla aralarında bir iş bölümü oluşmaya başladı. Koloninin dış yüzeyindeki hücrelerin, iç kısımdakilerden farklı roller üstlenmeye başlamış olması muhtemeldir. Özelleşmiş hücrelere sahip bir koloni ve birçok hücreli canlı arasındaki ayrım her zaman net olmasa da yaklaşık 1 milyar yıl önce ilk çok hücreli bitkiler ortaya çıktı. Bunlar muhtemelen yeşil alglerdi. Tahminen, yaklaşık 900 milyon yıl önce gerçek çok hücrelilik hayvanlarda da evrimleşti.

İlk çok hücreli hayvan, muhtemelen bozulmuş bir organizmanın kendini yeniden bir araya getirmesini sağlayan totipotent hücrelere sahip günümüz süngerlerine benziyordu. Çok hücreli canlıların tüm türlerinde iş bölümü tamamlandıkça, hücreler daha özelleşmiş ve birbirlerine daha bağımlı hâle gelirken izole hücreler de öldü.

Kıta kenarlarının uydurumu, okyanus tabanındaki manyetik anomaliler ve paleomanyetik kutuplar kullanılarak son 250 milyon yıla (Senozoyik ve Mezozoyik Zaman) ait tektonik levha hareketleri güvenilir bir şekilde yeniden oluşturulabilir. Son 250 milyon yılın daha öncesindeyse hiçbir okyanus kabuğu gözlemlenemediğinden bu tarihten önceki tektonik haritaları oluşturmak zordur. Eski levhaların kenarlarını belirleyen orojenik kuşaklar, flora ve faunanın geçmişteki dağılımları gibi çeşitli jeolojik kanıtlar, paleomanyetik kutupları destekler. Zamanda geriye gidildikçe, jeolojik verilerin sayısı azalır ve yorumlanması zorlaşır. Bu sebeple daha eski dönemler için hazırlanan haritaların kesinliği azalır.

Yerküre tarihi boyunca kıtaların çarpışarak bir süperkıta oluşturduğu ve daha sonra başka yeni kıtalara ayrıldığı zamanlara rastlanır. Yaklaşık 1000 ila 830 milyon yıl önce kara kütlelerinin çoğu birleşerek bir süperkıta olan Rodinya'yı meydana getirdi. Rodinya'dan önce, Erken-Orta Proterozoyik'te Kolombiya (diğer adıyla Nuna) adı verilen kıta var olmuş olabilir.

Rodinya'nın yaklaşık 800 myö parçalanmasından sonra dağılan kıtaların, yaklaşık 550 myö kısa ömürlü başka bir süperkıta meydana getirmiş olması mümkündür. Bu varsayımsal süperkıta kimi zaman Panotya veya Vendia olarak adlandırılır. Bu süperkıtaya dair bir kanıt da günümüzdeki Afrika, Güney Amerika, Antarktika ve Avustralya kıtalarını birleştiren ve Pan-Afrikan orojenezi olarak bilinen bir kıtasal çarpışmadır. Panotya'nın varlığı, Gondvana (bu kıta, Arap Yarımadası ve Hint alt kıtasıyla beraber Güney Yarımküre'deki kara kütlelerinin çoğuna sahipti) ve Laurentia (kabaca günümüzdeki Kuzey Amerika) arasındaki riftleşmenin zamanlamasına bağlıdır. Proterozoyik Üst Zaman'ın sonuna gelindiğinde, kıtaların çoğunun Güney Kutbu etrafındaki bir konumda birleştiği ise kesindir.

Proterozoyik'in sonlarında en az iki Kartopu Dünya olayı yaşandı. Bu olayların şiddeti, okyanusların yüzeyinin tamamen donmasına sebep olmuş olabilir. Bu olaylar 716,5 ve 635 milyon yıl önce, Kriyojeniyen döneminde meydana geldi. Her iki buzullaşmanın yoğunluğu ve mekanizmaları hâlâ araştırılmaktadır ve bu buzullaşmalara bir açıklama getirmek Erken Proterozoyik'te meydana gelen Kartopu Dünya olayına kıyasla daha zordur. Çoğu paleoklimatolog, soğuk dönemlerin süperkıta Rodinya'nın oluşumuyla bağlantılı olduğunu düşünmektedir. Rodinya'nın merkezi ekvatorda bulunduğundan, kimyasal ayrışma oranları arttı ve bu nedenle atmosferden karbondioksit (CO2) emilimi gerçekleşti. CO2 bir sera gazı olduğundan, Dünya iklimi küresel olarak soğudu. Aynı şekilde, Kartopu Dünya olayları sırasında, kıtaların yüzeyi kimyasal ayrışmayı azaltan ve böylece buzullaşmayı sona erdiren donmuş toprak ile kaplandı. Bir başka hipotez ise sera etkisiyle küresel sıcaklıkların yükselmesine sebep olacak miktarda karbondioksitin yanardağlardan gaz çıkışıyla atmosfere yayıldığıdır. Artan yanardağ faaliyetleri, Rodinya'nın yaklaşık olarak aynı zamanda parçalanmasından kaynaklandı.

Kriyojeniyen Dönemi'ni, yeni çok hücreli canlıların hızlı bir şekilde geliştiği Ediyakaran dönemi izledi. Şiddetli buzul çağlarının sona ermesiyle canlı çeşitliliğinin artması arasında bir bağlantı olup olmadığı net değildir ancak tesadüfî de görünmemektedir. Ediyakaran biyotası adı verilen bu yeni canlılar, o zamana kadarki canlılardan boyut olarak daha büyük ve daha çeşitliydi. Çoğu Ediyakaran canlısının taksonomisi net olmasa da, bazıları modern canlı gruplarının atalarıydı. Ediyakaran Dönemi'ndeki kayda değer gelişmelerden biri de kas ve sinir hücrelerinin ilk kez ortaya çıkışıdır. Ediyakaran fosillerinin hiçbirinde iskelet benzeri sert vücut bölümleri yoktu. Bunlar ilk olarak Proterozoyik ve Fanerozoyik üst zamanlarda; diğer bir deyişle Ediyakaran ve Kambriyen dönemleri arasındaki sınırdan sonra ortaya çıktı.

Fanerozoyik, yerkürenin şu an içinde bulunduğu üst zamandır ve yaklaşık 538,8 milyon yıl önce başlamıştır. Kronolojik sırayla Paleozoyik, Mezozoyik ve Senozoyik adı verilen üç jeolojik zamandan oluşur. Fanerozoyik, çok hücreli yaşamın bugün bilinen neredeyse tüm canlılara çeşitlendiği üst zamandır.

Paleozoyik Zaman (Grekçe: "Eski yaşam"), 538,8 milyon yıl öncesinden 251,902 milyon yıl öncesine kadar sürmüş olup Fanerozoyik'in ilk ve en uzun bölümüydü. Paleozoyik sırasında birçok modern canlı grubu ortaya çıktı. Yaşam, önce bitkiler sonra da hayvanlarla karada kolonileşti. İki yok oluş meydana geldi. Proterozoyik'in sonunda Panotya ve Rodinya'nın parçalanmasıyla oluşan kıtalar, yavaş yavaş tekrar bir araya gelerek Geç Paleozoyik'te süperkıta Pangea'yı oluşturdu.

Mezozoyik Zaman (Grekçe: "orta yaşam"), 251,902 milyon yıl öncesinden 66 milyon yıl öncesine kadar sürdü. Mezozoyik Zaman, kendi içinde Triyas, Jura ve Kretase olmak üzere üç döneme ayrılır. Mezozoyik, fosil kayıtlarındaki en şiddetli yok oluşlardan biri olan Permiyen-Triyas yok oluşuyla başladı ve bu yok oluşla yerküredeki canlı türlerinin %95'inin nesli tükendi. Dinozorların neslinin tükenmesine sebep olan Kretase-Paleojen yok oluşuyla Mezozoyik Zaman sona erdi.

Senozoyik Zaman (Grekçe: "yeni yaşam"), 66 milyon yıl önce başladı. Paleojen, Neojen ve Kuvaterner dönemi şeklinde üçe ayrılır. Bu üç dönem sırasıyla kendi içinde farklı devrelere ayrılır. Paleojen Dönem, Paleosen, Eosen ve Oligosen'e; Neojen Dönem, Miyosen ve Pliyosen'e; son olarak Kuvaterner Dönem de Pleyistosen ve Holosen'e ayrılır. Kretase-Paleojen yok oluşu, kuşlar haricindeki dinozorlar ve diğer birçok canlının neslinin tükenmesine sebep oldu. Memeliler, kuşlar, amfibiler, timsahlar, kaplumbağalar ve lepidozorlar, bu yok oluştan kurtuldular. Kurtulan canlılar, günümüzdeki hâllerine Senozoyik Zaman'da çeşitlendiler.

Proterozoyik'in sonunda, Panotya süperkıtası, Laurentia, Baltika, Sibirya ve Gondvana'dan oluşan daha küçük kıtalara bölünmüştü. Kıtaların birbirinden ayrıldığı dönemlerde, yanardağ faaliyetiyle daha fazla okyanus kabuğu oluştu. Genç yanardağ kabuğu, eski okyanus kabuğuna kıyasla daha sıcak ve daha az yoğun olduğundan bu dönemlerde okyanus tabanları yükselir. Bu da deniz seviyesinin yükselmesine neden olur. Paleozoyik'in ilk yarısında geniş kıtasal bölgeler bu sebepten dolayı deniz seviyesinin altındaydı.

Erken Paleozoyik iklimi günümüzden daha sıcaktı. Ancak Ordovisiyen'in sonunda, Gondvana kıtasının bulunduğu güney kutbu bölgesinin buzullarla kaplandığı kısa süreli bir buzul çağı meydana geldi. Bu döneme ait buzullaşmaya dair izler yalnızca Gondvana'da bulunmaktadır. Geç Ordovisiyen buzul çağında, birçok brakiyopod, trilobit, Bryozoa ve deniz mercanının neslinin tükendiği birkaç kitlesel yok oluş meydana geldi. Bu deniz canlıları muhtemelen denizlerin giderek azalan sıcaklık seviyelerine dayanamadılar.

Laurentia ve Baltika kıtaları, Kaledoniyen Orojenezi sırasında 450 myö ila 400 myö aralığında çarpışarak Lavrusya'yı (Avroamerika olarak da bilinir) meydana getirdi. Bu çarpışmanın neden olduğu sıradağın izleri, İskandinavya, İskoçya ve Kuzey Apalaşlar'da bulunabilir. Devoniyen Dönemi'nde (416-359 myö) Gondvana ve Sibirya, Lavrusya'ya doğru hareket etmeye başladı. Sibirya'nın Lavrusya ile çarpışması Ural Orojenezi'ne neden oldu. Gondvana'nın Lavrusya ile çarpışmasına Avrupa'da Variskan veya Hersiniyen Orojenezi adı verilirken, Kuzey Amerika'da Allegheniyen Orojenezi adı verilir. Allegheniyen Orojenezi, Karbonifer Dönemi'nde (359-299 myö) gerçekleşti ve son süperkıta Pangea'nın oluşumuyla sonuçlandı. Pangea ise günümüzden 180 milyon yıl önce Lavrasya ve Gondvana kıtalarına ayrıldı.

Fosil kayıtlarında yaşamın evrimleşme hızı görülebilir. Kambriyen Dönemi'nde (542-488 myö) canlıların evrimleşme hızı arttı. Bu dönemde aniden birçok yeni türün, şubenin ve canlı biçiminin ortaya çıkmasına Kambriyen Patlaması adı verilir. Kambriyen Patlaması'ndaki biyolojik gelişim, o zamandan önce ve sonra eşi görülmemiş bir örnektir. Ediyakaran canlılarının henüz ilkel olmasına ve bu canlıları herhangi bir modern şube içinde sınıflandırmanın zorluğuna rağmen Kambriyen Dönemi'nin sonunda günümüzdeki tüm şubeler artık mevcuttu. Yumuşakçalar, derisidikenliler, deniz zambakları ve eklembacaklılar (Alt Paleozoyik'ten iyi bilinen bir eklembacaklı grubu da trilobitlerdir) gibi hayvanlarda kabuk, iskelet veya dış iskelet gibi sert vücut parçalarının gelişimi, bu tür canlıların yıllar boyu korunmalarını ve fosilleşmelerini, Proterozoyik'teki atalarına kıyasla daha kolay hâle getirdi. Bu nedenden ötürü, Kambriyen ve sonrasındaki canlılık hakkında Kambriyen'den daha eski dönemlere göre daha fazla bilgi mevcuttur. Kambriyen canlı gruplarından bazıları karmaşık görünmekle beraber görünüş olarak bugünkü canlılardan farklılardı. Buna bir örnek olarak Anomalocaris ve Haikouichthys cinsleri verilebilir. Ancak günümüzde bu canlıların modern sınıflandırmada bir yer bulmuş olma ihtimalleri vardır.

Kambriyen Dönemi'nde, aralarında ilk balıkların da bulunduğu ilk omurgalı hayvanlar ortaya çıkmıştı. Balıkların atası olabilecek ya da muhtemelen balıklarla yakından ilişkisi olan canlılardan biri de Pikaiaydı. Pikaianın daha sonra bir vertebral kolona dönüşebilecek ilkel bir notokordu vardı. İlk çeneli balıklar (Gnathostomata) bir sonraki jeolojik dönem olan Ordovisiyen'de ortaya çıktı. Yeni nişlerin kolonileşmesi, vücut boyutlarının büyümesine sebep oldu. Böylelikle Erken Paleozoyik sırasında, uzunluğa erişebilen bir zırhlı balık olan Dunkleosteus gibi boyutları giderek büyüyen balıklar ortaya çıktı.

Biyomer adlı yaygın biyostratigrafik birimleri belirleyen bir dizi kitlesel yok oluş nedeniyle canlı biçimlerinin çeşitliliği kayda değer ölçüde artış göstermedi. Kıta sahanlığı bölgeleri, başka bölgelerde yavaş bir şekilde evrimleşen benzer canlılar tarafından her yok oluş dalgasından sonra yeniden dolduruldu. Kambriyen'in sonlarına doğru, trilobitler çeşitlilik açısından doruktaydı ve neredeyse tüm fosil topluluklarında en çok görülen canlıydı.

Fotosentez ile atmosferde biriken oksijen, Güneş'in ultraviyole radyasyonunun çoğunu emen bir ozon tabakasının oluşmasına neden oldu. Bu durum, karaya çıkan tek hücreli canlıların ölme olasılığının düşmesini, prokaryotların suyun dışında hayatta kalmaya ve çoğalmaya daha iyi adapte olmasını sağladı. Prokaryotlar, ökaryotların ortaya çıkışından da önce, tahminen günümüzden 2,6 milyar yıl öncesine kadar erken bir tarihte karada kolonileşmişti. Kara parçaları, uzun bir süre boyunca çok hücreli canlılardan yoksundu. Süperkıta Panotya, yaklaşık 600 milyon yıl önce oluştu ve bundan 50 milyon yıl sonra parçalandı. En eski omurgalılar olan balıklar, yaklaşık 530 myö okyanuslarda evrimleşti. 488 milyon yıl önce sona eren Kambriyen Dönemi'nin sonlarına doğru bir yok oluş meydana geldi.

Birkaç yüz milyon yıl önce, (muhtemelen alglere benzeyen) bitkiler ve mantarlar, suyun kenarlarında ve daha sonra dışında büyümeye başladı. Kara mantarları ve kara bitkilerinin en eski fosilleri 480-460 milyon yıl öncesine aittir. Ancak moleküler kanıtlar, mantarların 1000 myö, bitkilerin de 700 myö karada kolonileşmiş olabileceğini öne sürmektedir. Başlangıçta su kenarlarında yaşayan mantarlar ve bitkiler, geçirdikleri mutasyon ve varyasyonlarla karasal ortamlarda daha fazla kolonileşti. Hayvanların, okyanusları ilk kez tam olarak ne zaman terk ettikleri bilinmemektedir. Buna dair en eski ve kesin kanıt, yaklaşık 450 myö karada bulunan eklembacaklılara aittir. Eklembacaklılar muhtemelen karasal bitkilerin sağladığı besin kaynakları sayesinde gelişti ve karaya daha iyi adapte olmaya başladı. Eklembacaklıların 530 milyon yıl önce karada görülmüş olabileceğine dair doğrulanmamış kanıtlar da bulunmaktadır.

443 milyon yıl önce, muhtemelen Ordovisiyen Dönemi'nin sonuyla eşzamanlı gerçekleşen bir buzul çağı sebebiyle başka yok oluşlar da meydana geldi. Yaklaşık 380 ila 375 milyon yıl önce, ilk dört üyeliler balıklardan evrildi. Yüzgeçler, ilk dört üyelilerin hava solumak için başlarını sudan çıkardıkları uzuvlar hâline geldi. Bu durum, oksijen bakımından fakir sularda yaşamalarına ve sığ sularda küçük avlar peşinde koşabilmelerini sağlamıştı. Daha sonra kısa süren aralıklarla karaya çıkmış olma ihtimalleri vardır. Sonunda bazıları karasal yaşama adapte oldu ve suda yumurtadan çıkıp, yumurtlamak için suya yine geri dönmelerine rağmen erişkinlik dönemlerini karada geçirdiler. Bu olay, amfibilerin kökenini teşkil eder. 365 milyon yıl önce tahminen küresel soğumanın bir sonucu olarak başka bir yok oluş dönemi meydana geldi. Bitkiler, bu süre zarfında (yaklaşık 360 myö) evrimleşerek karada yayılmalarını kayda değer ölçüde hızlandıran tohumlar geliştirdiler.

Yaklaşık 20 milyon yıl sonra (340 myö), karaya bırakılabilen ve dört üyelilerin embriyolarına hayatta kalma avantajı sağlayan amniyotik yumurta, evrim süreciyle ortaya çıktı. Bu durum, amniyotların amfibilerden ayrılmasına neden oldu. Bundan 30 milyon yıl sonra (310 myö) ise sinapsitler (memeliler dahil) sauropsitlerden (kuşlar ve sürüngenler dahil) ayrıldı.

Permiyen-Triyas yok oluşu (251~250 myö) ardından dinozorlar yaklaşık 230 milyon yıl önce sürüngen atalarından ayrıldı. 200 myö gerçekleşen Triyas-Jura yok oluşunda, dinozorların çoğu hayatta kaldı ve çok geçmeden omurgalılar arasında baskın hâle geldiler. Bu dönemde bazı memeli soyları birbirinden ayrılmaya başlasa da, o zamanki memeliler muhtemelen sivri faregillere benzeyen küçük hayvanlardı. Kuşlar ve kuşlar haricindeki dinozorlar arasındaki ayrım net değildi fakat geleneksel olarak ilk kuşlardan biri olarak kabul edilen Archaeopteryx 150 milyon yıl önce yaşadı.

"Beş büyük" kitlesel yok oluştan ilki Ordovisiyen-Silüriyen yok oluşuydu. Bu kitlesel yok oluş, tahminen Gondvana kıtasının yoğun bir biçimde buzullaşarak bir Kartopu Dünya meydana getirmesinden ötürü gerçekleşti. Bu yok oluştan dolayı deniz omurgasızlarının %60'ı ve tüm familyaların %25'inin nesli tükendi.

İkinci kitlesel yok oluş, muhtemelen ağaçların evrimleşmesi sonucunda sera gazlarının (CO2 gibi) tükenmesi ya da suyun ötrofikasyonu dolayısıyla gerçekleşen Geç Devoniyen yok oluşuydu. Bu yok oluş ile bütün canlı türlerinin %70'inin nesli tükendi.

Üçüncü kitlesel yok oluş, Permiyen-Triyas veya gayriresmî adıyla "Büyük Ölüm" olayıdır. Bu yok oluş, muhtemelen bir asteroitin Dünya'ya çarpması, Sibirya Trapları volkanik olayı, metan hidrat gazlaşması, deniz seviyesi dalgalanmaları ve bir anoksik olayı gibi sebeplerin birleşiminden ötürü gerçekleşti. Antarktika'daki Wilkes Toprakları krateri veya Avustralya'nın kuzeybatı kıyısındaki Bedout yapısı, Permiyen-Triyas yok oluşunun, Dünya'ya çarpan asteroitlerle bir bağlantısı olduğuna işaret ediyor olabilir. Ancak bunların veya diğer önerilen Permiyen-Triyas sınır kraterlerinin gerçek zamanlı çarpışma kraterleri olup olmadığı ve hatta bunların Permiyen-Triyas yok oluşuyla eş zamanlı olup olmadığı bile belirsizliğini korumaktadır. Permiyan-Triyas yok oluşu, tüm familyaların yaklaşık %57'si ve tüm cinslerin %83'ünün neslinin tükendiği için o zamana kadar gerçekleşmiş en ölümcül yok oluştu.

Dördüncü kitlesel yok oluş ise tahminen dinozorlardan kaynaklı yeni rekabet nedeniyle neredeyse tüm sinapsitlerin ve arkozorların neslinin tükendiği Triyas-Jura yok oluşudur.

Beşinci ve son kitlesel yok oluş, Kretase-Paleojen yok oluşudur. 66 milyon yıl önce, genişliğinde bir asteroit, Yucatán Yarımadası'nın hemen dışında (o zamanlar Lavrasya'nın güneybatı ucunda bir yere denk geliyordu), bugün Chicxulub Krateri'nin bulunduğu bölgede Dünya'ya çarptı. Çarpışmanın etkisiyle gökyüzüne güneş ışığını ve dolayısıyla fotosentezi engelleyen yüksek miktarda partikül madde ve buhar çıktı. Kuşlar dışındaki dinozorlar da dahil olmak üzere tüm canlıların %75'inin soyu tükendi. Böylece Kretase Dönemi ve Mezozoyik Zaman sonlandı.

Yeryüzünde yaşamış tüm türlerin yüzde 99'unun, yani beş milyardan fazla türün neslinin tükendiği tahmin edilmektedir. Aynı zamanda yerküredeki mevcut canlı türlerinin sayısının 10 milyon ila 14 milyon arasında olduğu tahmin edilmektedir. Bu türlerin yaklaşık 1,2 milyonu belgelenmiştir ancak yüzde 86'dan fazlası henüz tanımlanmamıştır. 2016 yılında yayınlanan bir araştırmaya göre, yerküre üzerinde 1 trilyon tür yaşamaktadır ve bu türlerin yüzde birlik kısmından yalnızca binde biri tanımlanabilmiştir.

İlk gerçek memeliler, Triyas'ın sonlarına doğru yerküreyi dolduran dinozorların ve diğer arkozorların gölgesinde gelişti. İlk memeliler vücut boyutları açısından nispeten küçüktü ve muhtemelen yırtıcı hayvanlardan kaçmak amacıyla gececildiler. Memeli çeşitliliği tam anlamıyla ancak Kretase-Paleojen yok oluşundan sonra başladı. Erken Paleosen'e gelindiğinde, yerküre yok oluş evresinden çıktı ve memeli çeşitliliği arttı. Ambulocetus gibi canlılar, okyanuslarda yayılarak en nihayetinde balinalara dönüşürken, primatlar gibi bazı canlılar ağaçlarda yaygınlaştı. Tüm bu durum, Antarktika çevresinde Eosen'in ortalarından sonlarına doğru Antarktika ve Avustralya arasındaki hava durumu modellerini küresel olarak bozan Antarktik Kutup Çevresi Akıntısı'nın oluşmasıyla değişti. Otsuz savanlar, arazilerin çoğuna hâkim bitki örtüsü olmaya başladı ve Andrewsarchus gibi memeliler şimdiye kadar bilinen en büyük yırtıcı kara memelisi hâline geldi. Aynı zamanda Basilosaurus gibi ilkel balinalar, denizlerdeki süper avcılardı.

Otların evrimi, yerkürenin arazilerinde dikkate değer bir değişiklik meydana getirdi ve ortaya çıkan yeni açık alanlar, memelileri vücut boyutu açısından giderek daha büyük olmaya itti. Otlaklar Miyosen'de genişlemeye başladı ve birçok modern memeli ilk kez Miyosen'de ortaya çıktı. Paraceratherium ve Deinotherium gibi dev toynaklılar, evrimleşerek otlaklara hükmetmeye başladılar. Otların evrimi, primatları ağaçlardan yere indirerek insan evrimini başlattı. İlk büyük kediler de bu dönemde evrimleşti. Tetis Okyanusu, Afrika ve Avrupa'nın çarpışmasıyla kapandı.

Panama'nın oluşumu, son 60 milyon yılda meydana gelen kayda değer jeolojik olaylardan biriydi. Atlantik ve Pasifik akıntılarının birbirine karışmasının durması, Avrupa'yı daha sıcak hâle getiren Körfez Akıntısı'nın oluşumunu sağladı. Oluşan kara köprüsü, Güney Amerika'da izole hâlde yaşayan canlıların Kuzey Amerika'ya göç etmesini sağlarken aynı şekilde Kuzey Amerika'daki canlılar da Güney Amerika'ya göç edebilir hâle geldiler. Çeşitli türler güneye göç ederek lama, gözlüklü ayı, kinkaju ve jaguarların Güney Amerika'da yaşamasına olanak tanıdı.

Yaklaşık üç milyon yıl önce, buzul çağları nedeniyle belirgin iklim değişikliklerinin görüldüğü Pleyistosen Devresi başladı. Buzul çağları, modern insanın Afrika'da evrimine ve genişlemesine sebep oldu. Egemen hâle gelen megafauna, o güne kadar subtropikal dünyanın çoğunu ele geçirmiş olan otlaklarla beslenmekteydi. Buzulların içindeki su kütleleri, Kuzey Buz Denizi ve Bering Boğazı gibi çeşitli su kütlelerinin ufalmasına ve kimi zaman kaybolmasına yol açtı. Birçokları tarafından Beringia boyunca kayda değer bir göçün gerçekleştiğine ve bu göç sayesinde bugün develer, atlar (develer ve atlar Kuzey Amerika'da evrimleşti ve nesilleri tükendi) ve Amerika yerlilerinin var olduğu öne sürülmektedir. Son buzul çağının sona erişi; buzul çağı megafaunasının yok oluşu ve insanlığın yerküre boyunca genişlemesiyle aynı zamana denk geldi. Bu yok oluş, "altıncı yok oluş" takma adıyla anılır.

6 milyon yıl önce yaşayan küçük bir Afrika insansı maymunu, kendisinden sonra gelen nesillerdeki modern insanlar ve insanların en yakın akrabaları olan şempanzelerin nihai ortak atasıydı. Bu insansının soy ağacında sadece iki dal hayatta kaldı. Soydaki bölünmeden nispeten kısa bir süre sonra, hâlâ belirsizliğini koruyan nedenlerden dolayı, bölünmüş soy dallarından birindeki insansı maymunlar dik yürüme yeteneğini geliştirdiler. Beyin boyutu arttı ve 2 milyon yıl önce, Homo cinsi altında sınıflandırılan ilk hayvanlar ortaya çıktı. Canlılar nesiller boyunca sürekli değiştiğinden dolayı farklı türler ve hatta cinsler arasındaki ayrım kısmen gelişigüzeldir. Evrim tüm canlılarda eş zamanlı olarak devam ederken insansı soy ağacının diğer dalı, şempanzenin ve bonobonun atalarını oluşturacak şekilde ikiye ayrıldı.

Ateşi kontrol etme yeteneği tahminî olarak en az 790.000 yıl önce hatta belki de 1,5 milyon yıl kadar önce Homo erectus (veya Homo ergaster) ile başladı. Ateşin keşfi, kontrolü ve kullanımı Homo erectustan bile eski olabilir. Ateş, muhtemelen erken Alt Paleolitik (Oldowan) hominid türü Homo habilis ya da Paranthropus gibi güçlü australopitesinler tarafından kullanıldı. Ağaçlardan elde edilen odunların bir yapı oluşturma amacıyla homininler tarafından ilk kullanımı ise arkeolojik bulgulara dayalı olarak yaklaşık 476.000 yıl öncesine tarihlenmektedir.

Dilin kökenini saptamak daha zordur; Homo erectusun konuşup konuşamadığı ya da bu yeteneğin Homo sapiense kadar başlamış olup olmadığı belirsizdir. Beyin boyutu büyüdükçe bebekler daha erken; diğer bir deyişle başları pelvisten geçemeyecek kadar büyümeden önce doğmaya başladı. Sonuç olarak daha fazla plastisite sergileyen bebekler bu sayede daha yüksek bir öğrenme kapasitesine sahip oldu ve bu durumun bir sonucu olarak ebeveynlere bağımlılık süresi uzadı. Sosyal beceriler daha karmaşık hâle geldi, dil daha çok gelişti ve kullanılan aletler daha ayrıntılı hâle geldi. Bu durum, işbirliğinin artmasına ve düşünsel gelişime katkıda bulundu. Modern insanların (Homo sapiens) yaklaşık 200.000 yıl veya daha öncesinde Afrika'da ortaya çıktığı düşünülmektedir. En eski fosiller yaklaşık 160.000 yıl öncesine kadar uzanmaktadır.

Maneviyat belirtileri gösteren ilk insanlar Neandertallerdir (genellikle nesli tükenmiş ayrı bir insan türü olarak sınıflandırılırlar). Neandertaller, ölülerini genellikle yanına hiçbir yiyecek ya da alet koymadan gömüyorlardı. Bununla birlikte, erken Cro-Magnon mağara resimleri (muhtemelen büyüsel veya dinî öneme sahip) gibi daha karmaşık inançlara dair kanıtlara günümüzden 32.000 yıl öncesine kadar rastlanılmadı. Cro-Magnonlar geriye Willendorf Venüsü gibi muhtemelen dinî inancı simgeleyen taş heykelcikler de bırakmıştır. Homo sapiens, 11.000 yıl önce ayak basılmamış kıtaların sonuncusu olan Güney Amerika'nın güney ucuna ulaşmıştı (MS 1820'ye kadar keşfedilmemiş olan Antarktika hariç). Alet kullanımı ve iletişim gelişmeye devam ederken, kişilerarası ilişkiler daha karmaşık hâle geldi.

Homo sapiens, tarihinin %90'ından fazlası boyunca küçük göçebe avcı-toplayıcı grupları hâlinde yaşadı. Richard Dawkins tarafından ortaya atılan bir teoriye göre, dil daha karmaşık hale geldikçe bilgiyi hatırlama ve iletme yeteneği, yeni bir çoğaltıcı olan mem hâlini aldı. Böylece fikirler hızla değiş tokuş edilebiliyor ve nesiller boyu aktarılabiliyordu. Kültürel evrim, daha hızlı gerçekleştiği için biyolojik evrimi geride bıraktı. MÖ 8500 ile 7000 yılları arasında Orta Doğu'da bulunan Bereketli Hilâl coğrafyasındaki insanlar, sistematik bitki yetiştiriciliğine ve hayvancılığa; yani tarıma başladılar. Tarım, komşu bölgelere yayıldı ve çoğu Homo sapiens yerleşik hayata geçip çiftçiliğe başlayana kadar bağımsız olarak farklı yerlerde gelişti. Avustralya gibi evcilleştirilebilir bitki türleri açısından fakir olan izole bölgelerde yaşayan toplumlar, göçebeliği tam anlamıyla terk etmedi. Bununla birlikte tarımın sağladığı istikrar ve verimlilik, tarımı benimseyen uygarlıklarda nüfusun artmasını sağladı.Tarımın kayda değer bir etkisi oldu; insanlar çevreyi daha önce hiç görülmemiş bir düzeyde etkilemeye başladı. İhtiyaç fazlası yiyecek, bir rahip ya da yönetici sınıfının ortaya çıkmasına yol açtı ve bunu takiben iş bölümü arttı. Bu durum MÖ 4000 ila 3000 yılları arasında, Orta Doğu'da dünyanın ilk uygarlıklardan biri olan Sümer'in kurulmasının yolunu açtı. Eski Mısır'da, İndus Nehri vadisinde ve Çin'de başka uygarlıklar da ortaya çıktı. Yazının bulunuşu, karmaşık toplumların ortaya çıkmasını sağladı. Tutulan kayıtlar ve kütüphaneler, insanlığa birer bilgi deposu olarak hizmet etti ve kültürel bilgi aktarımını artırdı. Bu sayede insanlık artık tüm zamanını hayatta kalmak için harcamak zorunda kalmıyordu. Bu da ilk uzmanlık gerektiren mesleklerin (örneğin zanaatkârlar, tüccarlar, rahipler vb.) ortaya çıkmasını mümkün kıldı. Merak ve eğitim, bilgi ve bilgelik arayışını körükleyerek bilim (ilkel bir hâli) dahil çeşitli disiplinlerin ortaya çıkmasını sağladı. Bu durum da zaman zaman birbirleriyle ticaret yapan ya da toprak ve kaynaklar için savaşan, daha geniş ve yapısal açıdan karmaşık medeniyetlerin (örneğin ilk imparatorluklar) ortaya çıkmasına neden oldu.

MÖ 500 civarında, Orta Doğu, İran, Hindistan, Çin ve Yunanistan'da zaman zaman genişleyen, kimi zaman da düşüşe geçen gelişmiş uygarlıklar vardı. MÖ 221'de Çin tek bir devlet haline geldi ve kültürünü Doğu Asya'ya yayarak genişledi. Bu dönemde, İndus Vadisi Uygarlığı'nda vedalar olarak bilinen Hindu metinleri ortaya çıktı. Batı uygarlığının temelleri, felsefe ve bilimdeki ilerlemeleriyle dünyanın ilk demokratik hükûmeti olan Antik Yunanistan'da kayda değer ölçüde şekillenirken; hukuk, hükûmet ve mühendislikteki ilerlemeleriyle de Antik Roma'da şekillendi. Roma İmparatorluğu, MS 4. yüzyılın başlarında İmparator Konstantin tarafından Hristiyanlaştırıldı ve 5. yüzyılın sonunda çöktü. MS 7. yüzyıldan itibaren Avrupa Hristiyanlaşmaya başladı ve en geç 4. yüzyıldan itibaren Batı medeniyetinin şekillenmesinde Hristiyanlık kayda değer bir rol oynadı. MS 610 yılında İslam ortaya çıktı ve hızla Batı Asya'daki yaygın din haline geldi. Abbâsîler döneminde Irak'ın Bağdat şehrinde Beyt'ül Hikme kuruldu. 9. ile 13. yüzyıllar arasında Müslüman âlimlerin Moğolların Bağdat'ı 1258 yılında yağmalamasına kadar Bağdat ve Kahire'de gelişim göstermesi dolayısıyla Beyt'ül Hikme'nin İslam'ın Altın Çağı boyunca entelektüel bir merkez olduğu düşünülür. 1054'te Roma Katolik Kilisesi ile Doğu Ortodoks Kilisesi arasındaki bölünme, Batı ve Doğu Avrupa arasında belirgin kültürel farklılıkların ortaya çıkmasına sebep oldu.

14. yüzyılda, İtalya'da din, sanat ve bilimdeki ilerlemelerle Rönesans başladı. 1492'de Kristof Kolomb Amerika'ya ulaştı ve böylece Yeni Dünya'da Avrupa kolonileri kurulmasının yolu açıldı. 16. yüzyılda gerçekleşen Protestan Reformu ile Katolik Kilisesinin siyasi açıdan güç kaybetmesine sebep oldu. Avrupa kıtası, Sömürge dönemi olarak bilinen zaman boyunca, dünyadaki diğer insan toplulukları üzerinde siyasi ve kültürel hâkimiyet kurdu (ayrıca bkz. Keşifler Çağı). Avrupa medeniyeti 1500 yılından itibaren değişmeye başladı ve bu değişimler bilimsel ve endüstriyel devrimlere yol açtı. 18. yüzyılda Aydınlanma Çağı olarak bilinen kültürel akım, Avrupa'nın düşünce biçimini şekillendirdi ve sekülerleşmesine katkıda bulundu. 1789'da Fransız İhtilali başladı ve başarıya ulaşarak demokratik idealleri ve milliyetçiliği Avrupa'ya ve en nihayetinde dünyaya yaydı. Dünyanın dört bir yanındaki uluslar, 1914'ten 1918'e I. Dünya Savaşı ve 1939'dan 1945'e kadar II. Dünya Savaşı'nda birbirleriyle savaştı. I. Dünya Savaşı'nın ardından kurulan Milletler Cemiyeti, anlaşmazlıkları barışçıl yollarla çözmek için uluslararası kurumların kurulması adına ilk adımdı. Milletler Cemiyeti, insanlığın bugüne kadar en çok kayıp verdiği savaş olan II. Dünya Savaşı'nı engelleyemeyince cemiyetin yerini Birleşmiş Milletler aldı. II. Dünya Savaşı'ndan sonraki dekolonizasyon döneminde birçok millet bağımsızlığını ilan ederek veya bağımsızlık kazanarak yeni devletler kurdu. Demokratik kapitalist Amerika Birleşik Devletleri ve sosyalist komünist Sovyetler Birliği, bir süreliğine dünyanın baskın süper güçleri hâline geldiler ve Sovyetler Birliği 1991 yılında dağılana kadar aralarında Soğuk Savaş olarak bilinen, silahların yerine daha çok siyasi ve ekonomik araçların kullanıldığı bir rekabet mevcuttu. 1992'de Maastricht Antlaşması'yla Avrupa Birliği resmî olarak kuruldu. Uluslararası ekonomik, siyasi ve kültürel faaliyetlerin gelişmesiyle küreselleşme arttı.

1900 yılına kadar insanlığın geliştirdiği teknolojilere rağmen, 1900'den sonraki yıllarda o zamana kadar tarihte kaydedilen gelişimin tamamından daha fazla ilerleme görüldü. Bu yüzyıldaki gelişmelere uçaklar, roketler, antibiyotikler, nükleer silahlar, bilgisayarlar, genetik mühendisliği ve nanoteknoloji gibi araç ve teknolojiler örnek verilebilir. İletişim ve ulaşım teknolojisindeki gelişmelerin teşvik ettiği ekonomik küreselleşme, dünyanın birçok yerinde günlük yaşamı etkiledi. Demokrasi, kapitalizm ve çevrecilik gibi kültürel ve kurumsal modellerin etkisi arttı. Hastalık, savaş, yoksulluk gibi sorunlar dünya çapında azalırken, insan kaynaklı iklim değişikliği, çevre ve su kirliliği gibi sorunlar dünya nüfusunun artmasıyla yoğunlaştı.

1957'de Sovyetler Birliği ilk yapay uyduyu Dünya yörüngesine fırlattı ve kısa bir süre sonra Yuri Gagarin uzaya çıkan ilk insan oldu. Neil Armstrong, Ay'a ilk ayak basan kişi oldu. Güneş Sistemi'nde bilinen tüm gezegenlere insansız sondalar gönderildi ve bunlardan bazıları (Voyager uzay araçları gibi) Güneş Sistemi'nin dışına çıktı. On beşten fazla ülkeyi temsil eden beş uzay ajansı, Uluslararası Uzay İstasyonu'nu inşa etmek için birlikte çalıştı. 2000 yılından beri istasyon ile uzayda sürekli bir insan varlığı olmuştur. World Wide Web, 1990'larda günlük yaşamın bir parçası hâline geldi ve o zamandan beri gelişmiş dünyada "vazgeçilmez" bir bilgi kaynağıdır.