Mikroskamieniałości i stromatolity
Mikroskamieniałości występują w wkładkach i łupkach i są w dwóch odmianach. Jeden typ składa się z kulistych węglowych agregatów, lub sferoidów, które mogą mierzyć nawet 20 mm średnicy. Przypominają one algi i cysty flagelitów i są powszechnie uważane za biogenne (wytwarzane przez żywe organizmy). Inną odmianą mikroskamieniałości są nitki węglowe, które są zakrzywionymi pustymi w środku rurkami o długości do 150 mikrometrów (0,006 cala). Najprawdopodobniej rurki te są kopalnymi szczątkami organizmów nitkowatych. W niektórych warstwach skalnych znaleziono ich setki. Najstarsze mikroskamieniałości i prawdopodobnie najstarsze znane dowody życia na Ziemi pochodzą ze złoża Apex chert w Zachodniej Australii. Pochodzą one sprzed 3,47 miliarda lat i zawierają co najmniej pięć gatunków mikroskamieniałości. Niektóre z tych gatunków były wczesnymi fotosyntezatorami, podczas gdy u innych procesy metaboliczne opierały się na obiegu metanu. Taka różnorodność sugeruje, że pierwsze formy życia były o wiele starsze niż pokłady chertu, w których zostały odkryte, być może nawet o 4 miliardy lat. Znacznie młodsza, ale nie mniej fascynująca kolekcja mikroskamieniałości powstała w liczących 2,8 miliarda lat złotych rafach (pokładach zlepieńców z bogatymi złożami złota) w basenie Witwatersrand w RPA. Łoża te są godne uwagi, ponieważ zawierają węglanowe, kolumnowe mikroskamieniałości o długości do 7 mm (nieco mniej niż 0,3 cala), które przypominają współczesne glony, grzyby i porosty. Prawdopodobnie wydobywali złoto ze swojego środowiska w taki sam sposób, w jaki robią to współczesne grzyby i porosty.
Stromatolity to struktury warstwowe, kopułowe lub kolumnowe, zbudowane z przypominających arkusze mat wytrącanych przez społeczności mikroorganizmów, zwłaszcza nitkowatych sinic. Wczesne Archean przykłady tworzą kopuły tak wysokie, jak około 10 cm (4 cale). Stromatolity występują w wielu światowych pasach zielono-granitowych. W liczącym 2,7 miliarda lat pasie Steep Rock Lake w Ontario w Kanadzie osiągają 3 metry (9 stóp) wysokości i średnicy. Stromatolity tworzyły się przez cały czas trwania zapisu geologicznego i dziś rosną w ciepłych wodach międzypływowych, czego przykładem są te z Zatoki Rekina w Zachodniej Australii. Dostarczają one niepodważalnych dowodów na to, że życie rozpoczęło się na Ziemi dzięki fotosyntezie glonów w złożonych, zintegrowanych społecznościach biologicznych 3,5 miliarda lat temu.
Te archeańskie organizmy były prokariotami niezdolnymi do podziału komórek. Były one stosunkowo odporne na promieniowanie ultrafioletowe i dzięki temu mogły przetrwać we wczesnej historii Ziemi, kiedy w atmosferze brakowało warstwy ozonowej. Prokarionty dominowały do około 1,7 miliarda do 1,9 miliarda lat temu, kiedy to zostały wyparte przez eukarionty (organizmy posiadające jądra komórkowe). Te ostatnie wykorzystywały tlen w metabolizmie i do wzrostu, dzięki czemu rozwijały się obficie w coraz bogatszej w tlen atmosferze wczesnego proterozoiku (eon proterozoiczny trwał od 2,5 mld do 541 mln lat temu). Eukarionty były zdolne do podziału komórek, co umożliwiło przekazywanie DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego), genetycznego materiału kodującego, kolejnym pokoleniom.
Do wczesnego proterozoiku rozmnożyły się zarówno mikroskamieniałości, jak i stromatolity. Najbardziej znane występowanie mikroorganizmów znajduje się w liczącej 2 miliardy lat formacji żelaza Gunflint w basenie Huronian w południowym Ontario. Te skamieniałości mikroorganizmów obejmują około 30 różnych typów form sferoidalnych, nitkowatych i przetrwalnikowych o średnicy do około 20 mikrometrów (0,0008 cala). Do tej pory sklasyfikowano szesnaście gatunków w 14 rodzajach. Mikroskamieniałości tego rodzaju są obfite, zawierają pięknie zachowaną materię organiczną i są niezwykle podobne do współczesnych mikroorganizmów, takich jak sinice i mikrobakterie. Istnieją porównywalne mikroskamieniałości z wczesnego proterozoiku w Minnesocie i Michigan w Stanach Zjednoczonych, na Wyspach Belchera w Zatoce Hudsona w Kanadzie, w południowej Grenlandii, zachodniej Australii i północnych Chinach. Mikrobiota ta żyła w czasie przemian w składzie chemicznym atmosfery, kiedy po raz pierwszy zaczął gromadzić się tlen.
Pod koniec proterozoiku stromatolity osiągnęły szczyt rozwoju, stały się rozprowadzane na całym świecie i zróżnicowały się w złożone, rozgałęziające się formy. Jednak od około 700 milionów lat temu ich liczba zaczęła znacząco spadać. Być może nowo przybyłe metazoany (wielokomórkowe organizmy, których komórki są zróżnicowane na tkanki i narządy) zjadły glony stromatolityczne, a ich obfity wzrost zniszczył siedliska tych ostatnich.
Istnieje intrygujące pytanie, kiedy u form życia pojawił się podział płciowy. Pod koniec lat 60. amerykański paleobiolog J. William Schopf zwrócił uwagę, że obfita mikroflora 900-milionowej formacji Bitter Springs w środkowej Australii zawiera niektóre glony eukariotyczne, których komórki w różnych stadiach podziału układają się w tetraedryczne formy przetrwalnikowe. Przypominają one tetrady komórek zarodnikowych żywych roślin, o których wiadomo, że rozwijają się przez podział płciowy. W efekcie, pod koniec prekambru warunki zostały stworzone dla eksplozji życia na początku eonu fanerozoicznego (który rozciąga się od około 541 milionów lat temu do dziś).