Un organisme unicellulaire est une forme de vie constituée d’une seule cellule. Ce groupe comprend la plupart de la vie sur Terre, les bactéries étant majoritaires. Les principaux groupes de vie unicellulaire sont les bactéries, les archées (tous deux procaryotes) et les eucaryotes (eucaryotes). Les différences entre les procaryotes et les eucaryotes sont importantes : les eucaryotes possèdent un noyau, alors que les procaryotes en manquent, et les eucaryotes possèdent une gamme d’organes subcellulaires appelés organites, tandis que les procaryotes sont très minimes.
Les gens peuvent observer les plus gros organismes unicellulaires, tels que les amibes, en utilisant les réglages les plus élevés sur un microscope optique. Les bactéries sont si petites qu’elles n’apparaissent que sous forme de points sous un tel grossissement. Pour les rassembler pour l’observation, une personne peut placer une lamelle sur la surface de l’eau de l’étang et la laisser toute la nuit. Le lendemain matin, de nombreux organismes auront développé des colonies entières au fond de la barbotine. Elles se répliquent rapidement : les colonies peuvent doubler de taille en 30 minutes à quelques heures.
Des organismes unicellulaires aussi divers qu’ubiquitaires. Les plus anciennes formes de vie, elles existaient il y a 3.8 milliards d’années, voire plus. Ils poursuivent diverses stratégies de survie : photosynthèse (cyanobactéries), chimiotrophie (nombreuses archées) et hétérotrophie (amibes). Certains ont des flagelles, des petites queues qu’ils utilisent pour se déplacer, ou des lobopodes, extensions du squelette cellulaire (cytosquelette), qui apparaissent comme des bras en forme de goutte. Les flagelles des ancêtres unicellulaires de l’homme sont conservés jusqu’aux animaux, où ils apparaissent sous forme de spermatozoïdes flagellés.
Des six supergroupes eucaryotes, quatre sont exclusivement composés d’organismes unicellulaires. Seuls les opisthokontes, constitués d’animaux, de champignons et de proches parents, et les archaeplastides, constitués à la fois de plantes unicellulaires et multicellulaires, font exception. Ces organismes varient en taille, les plus petites bactéries mesurant 300 nanomètres de diamètre, allant jusqu’aux gigantesques moisissures visqueuses plasmodiales, qui peuvent atteindre 8 cm de diamètre. Les plus gros peuvent avoir des millions de noyaux dispersés dans toute l’enveloppe cellulaire. Pour observer certains des plus petits, il faut un microscope électronique coûteux, tandis que les plus gros peuvent être vus à l’œil nu.