Les cellules procaryotes sont des cellules primitives dépourvues de noyau. Au lieu de stocker du matériel génétique dans des chromosomes bien organisés protégés par un noyau lié à la membrane, les procaryotes stockent leur matériel génétique dans un nucléoïde de forme irrégulière composé à 60 % d’ADN. Un ADN substantiel est également stocké dans de petits organites à l’extérieur du nucléoïde appelés plasmides, qui sont de petits anneaux de matériel génétique (1 à 400 kilobases) qui sont copiés avec le processus normal de division cellulaire et peuvent également être échangés entre les procaryotes. L’échange de plasmides est en partie responsable de la capacité des procaryotes à s’adapter rapidement aux menaces externes telles que les antibiotiques.
Les procaryotes englobent les domaines des bactéries et des archées, qui sont deux des trois domaines de toute vie, l’autre étant Eucaryota, qui contient tous les organismes multicellulaires que nous connaissons. La plupart des procaryotes flottent librement et sont indépendants, bien que certains forment divers types de colonies, et les cyanobactéries présentent même un certain degré de différenciation cellulaire qui peut être interprétée comme des caractéristiques végétales primitives telles que des tiges, des vignes, etc.
La division entre eucaryotes et procaryotes est considérée comme la division la plus importante de tout le royaume de la vie. Les procaryotes simples du domaine Archaea existent depuis 3.8 milliards d’années ou plus, alors que les eucaryotes n’existent que depuis environ 600 millions d’années – une différence de plus d’un facteur six. De nombreux astrobiologistes et passionnés de l’espace espèrent trouver de la vie eucaryote sur d’autres planètes, où les conditions sont trop extrêmes pour que l’émergence de la vie procaryote soit très probable. Les lacs de méthane de la lune saturnienne Titan sont l’un des emplacements potentiels souvent cités.
La plus grande réalisation des procaryotes a probablement été ce qui a rendu possible d’autres formes de vie – la conversion en masse du CO2 atmosphérique en oxygène. Cela s’est produit il y a environ 2.4 milliards d’années et a été appelé la catastrophe de l’oxygène, car elle a provoqué une extinction massive d’organismes non adaptés à respirer l’air neuf. Nous pouvons localiser la date de la catastrophe de l’oxygène car son apparition a conduit à l’oxydation de la majorité du fer libre à la surface de la terre, produisant une transition brutale du fer à la rouille dans les couches strates.