Эволюция живых существ может быть понята только в контексте геологического времени.
Обычно считают, что главным источником энергии для процессов синтеза, протекавших на примитивной Земле, служили ультрафиолетовые лучи. Простые молекулы поглощают лишь очень короткие волны в этой области спектра, но по мере того, как появлялись более сложные молекулы, они начинали поглощать более длинные волны. После того как вокруг Земли образовались плотные слои атмосферы, коротковолновые лучи ультрафиолетовой области спектра не могли более достигать земной поверхности и использоваться в качестве источника энергии. С возникновением пигментов появилась возможность реализовать энергию видимой области спектра. Однако каким бы ни был источник энергии, от поглощения кванта энергии еще довольно далеко до его использования в биологических процессах.
Особенно сложны проблемы использования энергии для белкового синтеза и вопрос об условиях, при которых такое использование было бы возможным. В современных биологических системах ферменты, ответственные за мобилизацию энергии и за самый синтез, являются Белками. Таким образом, если мы постулируем участие таких систем в образовании первых белков, то вновь окажемся перед вечной проблемой: что раньше - курица или яйцо? Было высказано предположение, что в отсутствие белков катализаторами могли служить иные вещества, ибо многие из известных нам ферментативных процессов в своей основе представляют собой реакции на поверхности молекул. В связи с этим возникает вопрос, каким образом эта функция впоследствии перешла к белкам. Как бы то ни было, мы знаем, что явления, имеющие место на поверхности глин, в некоторых отношениях сходны с явлениями, наблюдаемыми на поверхности белков.
В современных биологических системах химическая энергия для синтезов запасается в фосфатных связях органических соединений; при расщеплении таких связей освобождаются очень большие количества энергии. Энергия, выделяемая при разрыве и переносе этих связей, регулируется сложной системой катализаторов. Характеристики этих комплексов реакций являются уникальными для живых систем. Скорость этих реакций способна изменяться в ответ на изменения концентрации продукта, а их зависимость от физических условий носит особый характер, не свойственный реакциям, протекающим в неживых системах; наконец, они отличаются высокой степенью сохранения химической энергии, нечасто наблюдаемой в неорганических процессах. Подобные реакции в живых системах в совокупности называют Биологическим окислением. Энергия, необходимая гетеротрофному организму, почти во всех случаях записывается в фосфорных связях Макроэргического соединения, называемого Аденозинтрифосфатом . При освобождении энергии в ходе биологической реакции от АТФ отщепляется одна фосфатная группа, и он превращается в аденозиндифосфат. В АДФ остается еще одна макроэргическая фосфатная связь, и он очень легко подвергается рефосфорилированию в АТФ; это фосфорилирование АДФ осуществляется при участии системы ферментов, о которых говорилось выше. Эти ферменты в свою очередь нуждаются в энергии расщепления связей АТФ, но существенно здесь то, что на каждую связь АТФ, отдавшую свою энергию для работы этих ферментов, образуется более одной такой же связи. Добавочная энергия извлекается из молекул глюкозы или других соединений, на которые ферменты действуют непосредственно. В результате функционирования этой цепи взаимосвязанных реакций химическая энергия, получаемая организмом с молекулами углеводов, липидов или белков пищи в форме, недоступной для непосредственного использования, преобразуется в энергию связей АТФ.