Эволюция живых существ может быть понята только в контексте геологического времени.
Фотосинтез представляет собой сложную последовательность реакций. Некоторые из них могут протекать в темноте, тогда как другие возможны только на свету. Большинство тех многочисленных реакций, которые обычно объединяют под названием фотосинтеза в широком смысле, относятся в действительности к «темновым» реакциям, связанным с присоединением С02 к цепям С—С—С—. Такие темновые реакции могут осуществляться большинством клеток. Кажется вероятным, что эти реакции возникли независимо и, быть может, даже раньше, чем реакции фотосинтеза в строгом смысле. При световой реакции происходит образование восстанавливающего агента и какого-либо макроэргического фосфата, вероятно адеиозинтрифос - фата. Затем при участии этих веществ осуществляется цикл восстановления углерода и синтезируются молекулы сахаров — гексоз. Энергия каким-то еще не вполне выясненным способом мобилизуется таким образом, что возбужденный хлорофилл трансформирует другие молекулы, в результате чего образуются восстанавливающий агент и АТФ. Итак, фотосинтез в типичном случае включает фотофосфорилирование, т. е. преобразование света в «энергетическую валюту» фосфатных связей.
Вероятно, никогда нельзя будет сказать, на каком именно этапе в процессах биосинтеза стали принимать участие окрашенные соединения — до или после появления систем, которые мы сегодня назвали бы живыми. Кальвин полагает, что конечный этап в развитии современного фотосинтеза — выработка способности к выделению кислорода—возник сравнительно недавно. Таким образом, реакции вроде тех, какие протекают у некоторых современных фотосинтезирующих организмов, неспособных выделять кислород, появились раньше.
В свете сказанного выше не так уж трудно представить себе, каким образом могли возникнуть вещества, необходимые для протекания процессов, совокупность которых мы определяем как «метаболизм». Однако живые системы не являются жидкими бесструктурными образованиями. Обычно они обладают специфической и сложной организацией и содержат механизм преобразования энергии. Поэтому необходимо рассмотреть факторы, связанные с эволюцией не только функции, но и структуры. В первичном океане примитивные молекулы, вероятно, были рассеяны в виде довольно однородной коллоидной суспензии. Однако в коллоидных растворах различных веществ образуются полужидкие коллоидные гели, или коацерваты, и можно предполагать, что они действительно возникали по мере того, как «органический бульон» становился все более сложным. Из физической химии мы многое знаем о свойствах коацерватов. Часто они не образуют сплошного слоя, а выделяются из равновесной жидкой системы в форме обособленных капелек. Эти капельки не только способны концентрировать в себе органические частицы высокого молекулярного веса, но и обладают определенной внутренней структурой, а также хорошо развитой поверхностью, отделяющей их от равновесной жидкости. Каплю коацервата можно рассматривать как первое отчетливое обособление структурного комплекса органического вещества от окружающей его среды.