原核细胞和真核细胞的演化过程

细胞起源于非细胞形态的原始生命，随着环境的变化演变为原始细胞形态，之后又发展进化为原核细胞和真核细胞。

当原始地球上出现非细胞形态的原始生命时，大气中是缺乏氧气的，因此非细胞形态的原始生命是在不需要氧、自己不能制造食物而靠外界来源的异养条件下生存的。在以后的长期演化过程中，原始生命的内部结构逐渐复杂起来，特别重要的是原始生命的界膜演化成了细胞膜，从而形成了原始细胞形态。

原始细胞形态生命的构成还不完善，只有核酸和蛋白质以及简单的酶系，还没有细胞核。经过几亿年，随着原始海洋中有机物大部分被消耗掉，同时，太阳光中的紫外线使水分解而产生了氧，原始细胞形态的生命逐渐从厌氧状态演化成为好氧的细胞。

之后，原始细胞中也产生了色素(卟啉)，这种色素可利用太阳光的能量合成有机物，即具备了原始的光合作用能力， 自己制造食物，原始细胞形态的生命逐渐演化成为自养的细胞；光合作用产生了氧气，使大气中氧气的浓度不断增加，使需氧的细胞利用氧气来进行呼吸、获得能量，随着获得的能量的不断增加，细胞的演化进一步走向高级阶段，细胞的物质和结构进一步完善。再经过漫长的年代，渐渐发展成为原核细胞和真核细胞。

运用物理学及物理化学原理对生命体进行研究分析时发现，热力学理论可以阐明许多生命现象的机理。热力学第二定律用“熵”函数来衡量一个系统的均匀程度，熵越大系统越均匀。

由热力学理论可以看出，一个与外界没有物质和能量交换的孤立系统，运动的结果是使其熵增加。而生命系统则是一种与外界不断进行物质及能量交换的开放系统，这种系统运动的结果将使其熵处于比外界环境低的水平，从而能够维持自身结构的有序性，并达到一个平衡的状态。

生命体的有序性在细胞层次上表现为具有严密的结构，以及有规律的新陈代谢和自我的复制。

当外界环境条件发生改变时，一个处于平衡状态的开放系统的平衡状态会被改变。生命体通过与外界环境继续不断的物质及能量交换，使其达到一种在时间、空间或功能上新的平衡及有序状态。这种新的有序状态是自发形成的，是一种自组织过程。

生命体以及作为生命起源与进化基本单位的细胞，是一种典型的自组织系统。生命系统中熵的减少过程，是一种自组织过程。在进化过程中，人类高度发达的大脑与环境相互作用改变自身以适应环境，也是一种自组织过程，生命体在适应环境变化的过程中使自身结构趋于完善，同样是一种自组织过程。

在生命的起源和进化过程中，正是通过这种自组织过程，以不断适应环境的变化，完善自身的结构，形成空间上特定的有序性。

譬如，在化学进化阶段，有机分子形成后，将继续受到物理定律的影响，由于热力学的作用，通过自组织使分子结构趋向于某种稳定状态，从而形成了各种链、环、螺旋和折叠，出现特有的生物活性，进而形成相互关联的多分子体系。在原始生命出现后，正是通过这种自组织过程不断完善自身结构，由非细胞形态形成原始细胞形态，并最终发展成具有完善结构的原核细胞及真核细胞。

在现有的生物中，人们发现了一种被称之为细胞重建的现象。

科研人员发现，一种甲壳类动物中间性丰年虫在发生性转变时，生殖细胞也同时发生性的转变。而生殖细胞的转变过程中，是一个伴随着老细胞的解体和新细胞形成的过程，卵母细胞中新形成的细胞并不是由母细胞分裂来的，而是以母细胞细胞质中的卵黄颗粒为物质材料经由自组织过程完全重新建立起来的。