不过，既然生命是不断进化的，那么在现存的各种细胞中，有可能保留了一些原始细胞的遗迹，甚至有些方面还与原始细胞相似。
现在已经有分子生物学和古微生物学方面的大量研究表明，原核细胞与真核细胞具有共同的祖先，而且原核细胞比真核细胞在生物进化史上更早出现。因此，关于细胞起源的问题可以简单化为原核细胞是如何产生的。
尽管原核细胞的结构比真核细胞简单得多，但是相对于原始的地球来说，它已经是相当精细的细胞了，很难想象它能从非细胞结构中直接产生。那么，有没有比原核细胞更简单的生命结构或是过渡类型呢？
也许我们很容易就想到病毒，它的结构的确简单，很多病毒只有一个核酸和蛋白质外壳组成，甚至有些种类只有其中之一。过去曾一度认为病毒是从非生物到生物的过渡结构。原始地球上形成的生物大分子和其他各种分子首先形成病毒，然后在病毒的基础上再产生原始细胞的结构。这似乎很顺理成章。
但是，随着对病毒研究的深入，问题产生了。例如：病毒是细胞内寄生的生命形式，它们只有在细胞内才能表现出生命现象，脱离细胞就不能繁殖，那么病毒怎么可能在细胞出现之前就形成了呢？此外，病毒的基因组与其宿主的基因组在结构特点上非常相似，而且病毒的结构与现在细胞内的核酸和蛋白质的复合体———核蛋白的结构也有相似之处……这些现象使人们认为病毒可能是由原始的细胞衍生或者退化而来的。
还有一类微生物，可以说是今天最小最简单的细胞，它的名字叫做“支原体”。它可以独立生活，既能在细胞内寄生，也可以在无细胞的培养基中生长繁殖。支原体比细菌小得多，直径只有0.1~0.3微米，约是一般的细菌的1/1000，类似于病毒的大小。
虽然支原体的细胞结构非常简单，除了作为细胞所必需的结构之外，几乎就没有其他构造了。但是它的结构和功能依然可以与较复杂的原核细胞相比拟。它也拥有细胞膜、核酸、蛋白质和核糖体，作为最原始的细胞还是显得太复杂了点。
那么最原始的细胞究竟是怎样的呢？根据现在对细胞的研究，以及前面我们关于“RNA世界”的介绍，我们不妨来进行一个大胆的推测。
在“RNA世界”中产生了能够自我复制的生物大分子，开始时这种大分子很可能是裸露的，原始的生命还处于非细胞的时期。随后，这样的一些生物大分子被脂类膜所包围，形成一种简单的具膜系统。这种具膜系统并不稳定，容易破裂，也容易与另一个具膜系统融合。这种不稳定性却使得膜内的生物大分子可以有机会继续利用周围环境中的其他分子进行自我复制，产生更多这样的具膜系统。在这个过程中，外面的膜既对膜内的分子起到一定的保护作用，同时也不会把膜的内外完全隔离开来。
这种由脂类的膜与膜内能够进行自我复制的生物大分子所组成的系统就是最原始的细胞。它可能还没有或者很少有蛋白质的参与，因为真正的蛋白质的自发形成比较困难，而且早期的原始生物大分子本身同时具有储存遗传信息、自我复制以及生物催化等功能，所以蛋白质在当时并非是必需的。
此后，这种最原始的细胞内开始复杂化，逐渐形成核糖体并发展出蛋白质的生物合成，于是就形成了现代细胞的雏形。
单细胞生命的形成
细菌王道
地球上所有生物的共同祖先最可能是细菌或者是原核生物。如果不是因为在进化的旅程中出现了真核生物，那么今天地球上的生命世界恐怕依然是由细菌所组成。尽管今天生物界的多样性已经让我们叹为观止，但无论从数量上还是种类上，细菌仍然是生物王国的一个庞大家族。虽然细菌的个头都小得连肉眼都看不见，但科学家们还是可以用电子显微镜捕捉到它们的踪迹。
细菌在生存斗争中之所以能够如此成功，原因很简单：它们能够用最快的速度生长繁殖。
研究发现，细菌经过一个完整的生长和分裂周期，平均不超过20~30分钟，而一般动物或植物细胞则需要20多个小时。
也就是说，当1个真核细胞分裂成2个时，1个细菌细胞在这一时间内可以产生的细胞超过1万亿个。而且细菌在这个过程中有可能产生几百亿个突变体，其中有一部分突变使细菌更具有生存能力，尤其是当环境条件发生改变时，这些突变可能表现出更强的适应性。
细菌这种惊人的繁殖和突变能力，其实我们早就领教过了。想想看，为什么无论我们发现多么有效、多么新的抗生素，细菌当中能与之相对抗的突变体总有可能出现？或许对细菌来说，类似的对抗在长期的进化过程中已经是司空见惯的事情了，它们在与环境的抗争中无愧于“常胜家族”的称号。
另类细菌
在38亿~36亿年以前，原始祖先细胞群中的一部分成员从细菌大家族中分离出来，可能是由于地质上或气候方面的因素，把它们带到了一个不利于生长的环境中。这差点造成了它们的灭绝，但是极少数的突变体能够适应这种新的环境并繁衍下来，用不了多久就形成了新的家族。
有些科学家认为，万物的祖先来自于一种能适应高温的、属于古细菌的原核生物，称为嗜热古细菌。它们可以在高达110益的条件下生存并且生长旺盛，当时的压力足以阻止水分汽化而保持液体状态，那些最古老的祖先正是在这种温度下生存的。
组成嗜热古细菌细胞膜的脂类与现代普通真细菌不同，它属于醚脂，而不是磷脂。醚脂的熔点比磷脂高，再加上抗热蛋白的保护，使得嗜热古细菌能够适应超过100益的高温环境而得以生存。
但是，如果因为气候或者地质上的变化，比如说从110益到80益，就可以让极端嗜热的古细菌发生转变。它们那由醚脂组成的细胞膜会凝聚，细胞因此变得不活跃，进而与外界环境的物质交换也将停止，最终导致细胞完全冻死。
然而，有些突变体却可能已经把醚脂转变成了酯脂，从而免于一死。但这些突变体及其后代也为此付出了巨大的代价，它们将不能回到从前酷热的篮。不过由它们繁衍出来的新兴家族也将代替祖先征服新的世界。第一个真细菌就这样诞生了，当然，真细菌的这个诞生过程还需要更多的证据来证明。
现在，真细菌家族的某些成员还保持着对热环境的偏好，尽管已不像极端嗜热古细菌所生活的环境那样酷热。
按照相似的方式，不同的环境从最初的祖先，也就是嗜热古细菌的大家族中，分别挑出了不同的突变体，由此繁衍出不同的后代家族。有的依然能在火山口附近的沸水中畅游，有的在极地的冰水中存活下来，而大部分真细菌则适应了适中的温度。
与生活在酷热环境中的古细菌相比，真细菌无处不在，它们是迄今为止最具统治地位的原核生物。
当真细菌征服世界时，古细菌却被长期限制在它们出生的沸水中，最终，一些古细菌冒险冲出其发源地，成功入侵到其他栖息地。
最古老的产甲烷菌就是其中之一。它们是耐热菌，后来获得了在较低温度下生活的能力，同时保持了膜中的醚脂。它们如今占据了有机物质无氧分解的几乎每一个角落，同时产生氢。它们也存在于动物的消化道中，特别是牛的消化道，那里已成为甲烷气体的制造厂。因此，它们也成为温室效应的参与者。产甲烷菌在海洋和淡水沉积物中也很丰富。在那种泥泞的底层物质中，它们产生出一个个气泡，成为夜间沼泽地鬼火的燃料来源。
还有一些古细菌在高盐的水域中成功定居，甚至是在即将干涸的极咸的海水中。它们是仍栖息在死海和大盐湖的仅有生物。其中，嗜盐菌是唯一的光养古细菌。与其他光养生物不同，这种生物不依赖叶绿素获取光能，而依赖于一种紫色物质———紫膜质。这种物质是一个固定于膜上的蛋白质，与类胡萝卜素相关。
令人称奇的是，根据先有的研究，与紫膜质亲缘最近的化学物质是动物眼中光敏性的紫红色色素———视紫质。但是在动物的视觉中，视紫质的作用并不是把光能转变成生物体可利用的能量，而是触发一系列由眼到脑的神经信号。或许动物眼中这种充满活力的色素是一些遥远的古老紫膜质的后代。
叶绿素的出现