Microfósiles y estromatolitos
Los microfósiles se encuentran en los cherts y en las pizarras y son de dos tipos. Un tipo consiste en agregados carbonosos esféricos, o esferoides, que pueden medir hasta 20 mm (0,8 pulgadas) de diámetro. Se asemejan a las algas y a los quistes de flagelados y se consideran generalmente biogénicos (producidos por organismos vivos). La otra variedad de microfósiles está formada por hilos filamentosos carbonosos, que son tubos huecos curvados de hasta 150 micrómetros (0,006 pulgadas) de longitud. Lo más probable es que estos tubos sean los restos fósiles de organismos filamentosos. Se han encontrado cientos de ellos en algunas capas de roca. Los microfósiles más antiguos, y posiblemente la prueba más antigua conocida de vida en la Tierra, proceden del yacimiento de cuarzo de Apex, en Australia Occidental. El chert data de hace 3.470 millones de años y contiene al menos cinco especies de microfósiles. Algunas de estas especies eran fotosintetizadores primitivos, mientras que otras tenían procesos metabólicos que dependían del ciclo del metano. Esta diversidad sugiere que las primeras formas de vida eran mucho más antiguas que el cuarzo en el que se descubrieron, posiblemente hasta 4.000 millones de años. Una colección de microfósiles mucho más joven, pero no menos fascinante, se produjo en los arrecifes de oro (lechos de conglomerado con ricos depósitos de oro) de la cuenca de Witwatersrand, en Sudáfrica, de 2.800 millones de años de antigüedad. Estos yacimientos son notables porque contienen microfósiles columnares carbonosos de hasta 7 mm (algo menos de 0,3 pulgadas) de longitud que se asemejan a las algas, los hongos y los líquenes modernos. Probablemente extraían el oro de su entorno del mismo modo que lo hacen los hongos y líquenes modernos.
Los estromatolitos son estructuras estratiformes, en forma de cúpula o de columna, formadas por esteras en forma de lámina precipitadas por comunidades de microorganismos, especialmente algas filamentosas azul-verdes. Los primeros ejemplos del Arcaico forman cúpulas de hasta 10 cm de altura. Los estromatolitos aparecen en muchos de los cinturones de granito y piedra verde del mundo. En el cinturón de Steep Rock Lake, de 2.700 millones de años, en Ontario (Canadá), alcanzan los 3 metros (9 pies) de altura y diámetro. Los estromatolitos siguieron formándose a lo largo del registro geológico y hoy crecen en aguas intermareales cálidas, como ejemplifican los de la Bahía del Tiburón en Australia Occidental. Proporcionan pruebas irrefutables de que la vida había comenzado en la Tierra utilizando la fotosíntesis de las algas en comunidades biológicas complejas e integradas hace 3.500 millones de años.
Estos organismos del Arcaico eran procariotas incapaces de realizar la división celular. Eran relativamente resistentes a la radiación ultravioleta y, por tanto, pudieron sobrevivir durante la historia temprana de la Tierra, cuando la atmósfera carecía de capa de ozono. Los procariotas fueron predominantes hasta hace unos 1.700 a 1.900 millones de años, cuando fueron superados por los eucariotas (organismos que poseen células nucleadas). Estos últimos utilizaban el oxígeno en el metabolismo y el crecimiento, por lo que se desarrollaron profusamente en la atmósfera cada vez más rica en oxígeno de principios del Proterozoico (el Eón Proterozoico se extendió desde hace 2.500 millones hasta 541 millones de años). Los eucariotas eran capaces de dividirse, lo que permitió que el ADN (ácido desoxirribonucleico), el material genético codificado, se transmitiera a las generaciones siguientes.
A principios del Proterozoico, tanto los microfósiles como los estromatolitos habían proliferado. La presencia más conocida de microorganismos se encuentra en la formación de hierro Gunflint, con estromatolitos de 2.000 millones de años, en la cuenca Huroniana del sur de Ontario. Estos fósiles microbianos incluyen unos 30 tipos diferentes con formas esferoidales, filamentosas y esporas de hasta unos 20 micrómetros (0,0008 pulgadas). Hasta ahora se han clasificado 16 especies de 14 géneros. Los microfósiles de este tipo son abundantes, contienen materia orgánica muy bien conservada y son muy similares a microorganismos actuales como las algas verdeazuladas y las microbacterias. Existen microfósiles comparables del Proterozoico temprano en Minnesota y Michigan (Estados Unidos), las islas Belcher de la bahía de Hudson (Canadá), el sur de Groenlandia, Australia occidental y el norte de China. Esta microbiota vivió en el momento de la transición en la composición química de la atmósfera, cuando el oxígeno comenzó a acumularse por primera vez.
Durante el Proterozoico tardío, los estromatolitos alcanzaron su máximo desarrollo, se distribuyeron por todo el mundo y se diversificaron en formas complejas y ramificadas. Sin embargo, a partir de hace unos 700 millones de años, su número empezó a disminuir considerablemente. Posiblemente, los metazoos recién llegados (organismos pluricelulares cuyas células se diferencian en tejidos y órganos) se comieron a las algas estromatolíticas, y su profuso crecimiento destruyó los hábitats de estas últimas.
Se plantea la intrigante cuestión de cuándo surgió la división sexual en las formas de vida. A finales de la década de 1960, el paleobiólogo estadounidense J. William Schopf señaló que la abundante microflora de la Formación Bitter Springs de Australia central, de 900 millones de años de antigüedad, incluye algunas algas eucariotas que tienen células en varias etapas de división dispuestas en formas esporádicas tetraédricas. Éstas se asemejan a la tétrada de células esporas de las plantas vivas que se sabe que se desarrollan por división sexual. En efecto, a finales del Precámbrico se dieron las condiciones para la explosión de la vida al comienzo del Eón Fanerozoico (que se extiende desde hace unos 541 millones de años hasta el presente).