Le plus ancien fossile connu est un stromatolite (qui signifie roche matelas en grec) datant d’il y a 2.74 milliards d’années. Un stromatolite est une structure d’accrétion en couches créée lorsque des bactéries, en particulier des cyanobactéries photosynthétiques, piègent des couches de sédiments entre les biofilms qu’elles créent.
Les stromalites se présentent sous différentes formes et tailles, y compris des cônes, des colonnes et des types de ramification. On a longtemps pensé que les stromatolites n’existaient pas à l’heure actuelle (trop d’organismes brouteurs), jusqu’à ce qu’ils soient découverts dans des écosystèmes isolés et très salés comme Shark Bay et Lake Thetis en Australie et Cuatro Cienegas au Mexique. Comme les limules, en raison de leur âge, les stromatolites sont considérés comme des fossiles vivants.
Le plus ancien fossile connu de stromatolites est presque cinq fois plus vieux que le plus ancien fossile d’organisme multicellulaire, qui remonte à environ 600 millions d’années. Il existe des formations de type stromalite encore plus anciennes datant de plus de 2.74 milliards d’années, également candidates pour le fossile le plus ancien, mais aucune n’est confirmée par la communauté scientifique.
Les stromatolites sont des signes des organismes qui ont pu jouer un rôle plus important que tout autre organisme dans le changement de la Terre : les cyanobactéries. Ces bactéries photosynthétiques ont converti le dioxyde de carbone en oxygène à grande échelle, modifiant la composition de l’atmosphère et provoquant une soi-disant «catastrophe de l’oxygène» qui aurait tué de nombreux autres organismes vivants à l’époque, pour lesquels l’oxygène était toxique.
Il existe des structures non biologiques de type stromatolite qui peuvent être confondues avec le plus ancien fossile connu, mais ne signifient rien de plus que la précipitation de minuscules cristaux. Celles-ci n’ont pas été observées aujourd’hui, mais on pense que les conditions dans les océans du passé étaient peut-être mûres pour leur création.
Les plus anciens fossiles connus d’animaux n’apparaissent qu’à l’époque de l’Édiacarien moyen, il y a environ 600 millions d’années. Ceux-ci incluent une variété d’éponges simples, de cnidaires (comme les hydres modernes) et même de simples bilatériens (organismes à symétrie bilatérale) qui ressemblent à de minuscules ballons. Ces animaux sont apparus peu de temps après la plus grande période glaciaire de l’histoire de la planète, qui a provoqué la formation de glaciers au niveau de la mer sur l’équateur.