在生命进化的史诗画卷中，一幕尤为关键的发展发生于大约20亿年前，那是第一批真核生物的诞生——一类拥有独特细胞核的单细胞生物。这第一个真核血统的诞生，最终孕育了包括植物、动物在内的高等生物。真核生物的家族囊括了原生生物界、真菌界、植物界和动物界等多个领域。
追溯至更久远的时光，原核生物已在距今30亿至35亿年前出现，比真核生物更早诞生。在那之前，地球经历了漫长的化学进化过程。原始的地球大气中，H2、N2、NH3、CH3、CO等元素在高温、强紫外线或放电的条件下，逐渐形成了含碳化合物和生物大分子的前体物质，如氨基酸和核酸碱基等。然后，这些物质聚合形成了复杂的生物大分子，在原始海水中演变为团聚体或类蛋白小体。直至遗传密码（即核酸）的出现，才为细胞的自我繁殖提供了可能。
谈到细胞类型的差异，真核细胞与原核细胞显然是两个截然不同的故事。真核细胞具有由染色体、核仁、核液和双层核膜等组成的细胞核，而原核细胞则没有真正的细胞核，只有由核酸集中组成的拟核。在转录与蛋白质合成方面，真核细胞在细胞核内进行转录，而蛋白质的合成则发生在细胞质中。与之相比，原核细胞的转录与蛋白质合成过程是交织在一起的。
当深入探讨细胞结构时，真核细胞拥有的内质网、高尔基器、溶酶体等细胞器更是与原核细胞的简单构造形成鲜明对比。真核细胞的染色体上通常有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体。而原核生物虽然也有与DNA相结合的碱性蛋白，但这些蛋白与真核细胞的组蛋白有所不同。
让我们把目光投向海洋深处。几年前的研究揭示了北冰洋大西洋中部山脊上洛基城堡热液喷的神秘微生物。微生物学家的DNA序列分析显示，这些海洋沉积物中蕴藏着以前未知的微生物组群，它们与古生代有着密切的亲缘关系。一项关于单细胞生物生态学的新研究指出，氢在真核生物进化过程中可能发挥了重要作用。
据推测，真核生物的起源可能与一种共生关系紧密相连，其中古生物细胞充当宿主角色，而细菌则是共生体。有假说认为古生菌宿主的新陈代谢依赖于氢气，而线粒体的前身则产生了氢气。这一“氢假说”认为，两个配对细胞可能生活在富含氢的缺氧环境中。如果它们与氢源分离，将更加依赖彼此生存，这可能促成了内共生事件的发生。如果洛基考古群也依赖氢气生存，这将进一步支持氢假说的正确性。
尽管关于这些古生物的自然栖息地生态状况仍存在猜测，但数据分析已经证实了洛基古菌确实使用氢气来固定二氧化碳。这一过程提升了它们的新陈代谢效率，并允许这些物种在能量有限的缺氧自然栖息地中保持高水平的生化活动。实验证据支持了氢假说，表明最早的真核生物可能起源于缺氧且富含氢的海洋沉积物。