Het beginpunt is de Oerknal, ongeveer 13,8 miljard jaar geleden. Dat is geen “explosie in een ruimte”, maar het ontstaan van ruimte en tijd zelf, gevolgd door snelle uitbreiding. In de eerste fracties van een seconde ontstaan de natuurkrachten, daarna vormen elementaire deeltjes zich tot protonen en neutronen, en in de eerste minuten ontstaan kernen van lichte elementen, vooral waterstof en helium. Pas veel later kan materie zich stabiel als atomen organiseren, wanneer het universum voldoende is afgekoeld, rond 380.000 jaar na de Oerknal.

Kosmologie is de poging om dit soort processen te beschrijven met modellen die getoetst kunnen worden aan waarnemingen. Twee kernbegrippen zijn kosmische achtergrondstraling, het nagloeien van de vroege fase van het universum, en roodverschuiving, het verschijnsel dat licht van verre stelsels “naar rood” opschuift omdat het heelal uitzet. In moderne verklaringen speelt ook de rol van donkere materie en donkere energie mee, begrippen voor verschijnselen die de structuurvorming en de uitdijing beïnvloeden, terwijl hun aard nog niet direct zichtbaar is.

Wanneer zwaartekracht gas- en stofwolken samen trekt, ontstaan de eerste sterren en later sterrenstelsels. Die eerste sterren waren anders dan de zon: ze waren extreem groot en heet. In sterren begint kernfusie, waarbij waterstof wordt omgezet in helium. In zware sterren loopt die ontwikkeling door, tot er zwaardere elementen worden gevormd. Wanneer zulke sterren eindigen in een supernova, worden die elementen de ruimte in geslingerd. Dat is cruciaal: zonder supernova’s zouden elementen als koolstof, zuurstof en ijzer veel schaarser zijn, en zouden planeten en leven zoals wij dat kennen nauwelijks mogelijk zijn.

Sterrenstelsels groeien in een proces van samenvoegen en herstructureren. Kleine structuren worden grotere structuren. Zo ontstaat op lange termijn ook een stelsel als de Melkweg, waarin ons zonnestelsel later een plaats krijgt.

Ongeveer 4,6 miljard jaar geleden vormt zich uit een draaiende wolk van gas en stof een schijf. In het centrum wordt de zon gevormd, en in de schijf klonteren stofdeeltjes samen tot planetesimalen, kleine bouwstenen van planeten. Door botsingen en samenklontering groeien die uit tot protoplaneten en uiteindelijk tot planeten. De aarde ontstaat als één van die objecten en groeit door veel materiaal “op te vangen”.

De jonge aarde is heet en instabiel, met magma-oceanen en sterke vulkanische activiteit. Na afkoeling vormt zich een vaste korst. Waterdamp kan condenseren, waardoor oceanen ontstaan. Ook de atmosfeer ontwikkelt zich in samenhang met vulkanisme en inslagen. Dit is de fysieke basis waarop later chemische processen, en uiteindelijk leven, kunnen ontstaan

Leven begint niet met “plots een dier”, maar met chemische stappen. In de vroege fase ontstaan organische moleculen uit anorganische stoffen. Daarna ontstaan protocellen, eenvoudige structuren met een soort membraan, die als voorloper van echte cellen kunnen worden gezien. In sommige verklaringen speelt RNA een centrale rol, omdat het zowel informatie kan dragen als reacties kan versnellen.

De eerste echte organismen zijn prokaryoten: eencellige organismen zonder celkern. Een beslissende omslag komt met fotosynthese. Wanneer micro-organismen zuurstof gaan produceren, verandert de atmosfeer ingrijpend. Die zuurstofrevolutie maakt later complex leven mogelijk, maar veroorzaakt ook uitsterven van veel organismen die niet tegen zuurstof kunnen. Tegelijk ontstaat op termijn een ozonlaag, waardoor het aardoppervlak beter beschermd raakt tegen schadelijke straling.

Eukaryoten zijn cellen met een celkern en gespecialiseerde onderdelen, zoals mitochondriën. Een belangrijke verklaring voor hun ontstaan is endosymbiose: een situatie waarin een cel een andere cel opneemt en die niet verteert, maar gebruikt als “energiecentrale”. Daardoor kan een cel complexer worden en meer taken verdelen binnen één organisme.

Meercelligheid is de volgende stap. Zodra cellen samenwerken en zich specialiseren, kunnen organismen groter worden en ingewikkeldere functies ontwikkelen. Dat opent de weg naar de diversiteit van planten en dieren die later zichtbaar wordt in het fossielenbestand.

Rond 540 miljoen jaar geleden verschijnt in geologische termen “plots” een grote variatie aan complexe levensvormen. Dit heet de Cambrische explosie. In relatief korte tijd ontstaan veel diergroepen die lijken op de hoofdgroepen die we nu nog kennen. Fossielen tonen onder andere geleedpotigen, weekdieren en vroege gewervelden.

De oorzaken zijn onderwerp van onderzoek, maar in grote lijnen gaat het om voorwaarden: meer zuurstof, veranderingen in de oceanen en het ontstaan van nieuwe ecologische niches. De kern is dat groeiende complexiteit een versnelling kan veroorzaken: zodra er meer soorten en rollen zijn, ontstaan ook nieuwe vormen van concurrentie, predatie en aanpassing.

Rond 400 miljoen jaar geleden ontstaat een nieuwe fase: planten en dieren koloniseren het land. Planten ontwikkelen aanpassingen tegen uitdroging en voor transport van water en voedingsstoffen, zoals wortels, een beschermende laag en vaatweefsel. Daardoor ontstaan op land ecosystemen die dieren kunnen benutten.

Bij dieren is de overgang zichtbaar in de ontwikkeling van amfibieën uit vissen met lobvormige vinnen. Later verschijnen amnioten, dieren met een amniotisch ei, waardoor voortplanting minder afhankelijk wordt van water. Dit is een structurele verandering: leven op land wordt niet slechts “bezoek”, maar een complete levenscyclus.

Na de massa-extinctie aan het einde van het Perm, rond 252 miljoen jaar geleden, krijgen nieuwe groepen ruimte. Dinosauriërs worden lange tijd de dominante landdieren. Tegelijk ontwikkelen zoogdieren zich uit synapsiden, soms ook zoogdierreptielen genoemd. In het begin zijn zoogdieren klein en leven ze vaak in de schaduw van grotere reptielen. 

Kenmerken die later belangrijk worden, ontstaan al vroeg: beharing en warmbloedigheid. Dat maakt een stabielere lichaamstemperatuur mogelijk en vergroot de overlevingskansen in uiteenlopende omstandigheden. Dit is een voorbeeld van hoe een “kleine” biologische eigenschap op lange termijn grote gevolgen kan hebben.

Na het uitsterven van de dinosauriërs, rond 65 miljoen jaar geleden, ontstaan nieuwe kansen voor zoogdieren. Primaten ontwikkelen zich als een groep die vaak in bomen leeft. Kenmerkend zijn naar voren gerichte ogen, grijphanden en een grotere herseninhoud. Zulke eigenschappen zijn geen versiering, ze passen bij het inschatten van afstanden, het bewegen door een driedimensionale omgeving en het hanteren van objecten.

Binnen de primaten ontstaan verschillende lijnen. Eén daarvan leidt tot mensapen en uiteindelijk tot de mens. Dat betekent niet dat er een “vooraf gepland doel” is, maar dat aanpassingen die in een bepaalde omgeving voordeel geven, zich door selectie kunnen opstapelen

De lijn naar de mens begint ongeveer 7 miljoen jaar geleden, wanneer de voorouderlijke lijn van mens en chimpansee uit elkaar loopt. Vroege hominiden combineren nog klimmen en lopen, maar tweebenigheid wordt steeds belangrijker. Het geslacht Homo verschijnt veel later, met Homo habilis rond 2,5 miljoen jaar geleden, vaak verbonden met vroeg werktuiggebruik. Homo erectus, rond 1,8 miljoen jaar geleden, verspreidt zich buiten Afrika en gebruikt vuur en complexere werktuigen.

Homo sapiens verschijnt later in Afrika, met datering in de orde van enkele honderdduizenden jaren. Vanuit Afrika verspreidt Homo sapiens zich verder, in de PowerPoint gekoppeld aan een grote migratiefase rond 70.000 jaar geleden. Daarbij verdwijnen andere Homo-soorten geleidelijk, zoals Neanderthalers en Denisovans, na een periode van overlap en contact. Belangrijk voor het historische denken is dat je dit niet als één oorzaak-gevolgketen hoeft te presenteren, maar als een samenloop van ecologie, technologie, samenwerking, competitie en demografie.