在大約 45 億年的時(shí)間里，地球大氣中的氧濃度從 0 變?yōu)?0.21。生物進(jìn)化與地質(zhì)學(xué)之間的復(fù)雜相互作用導(dǎo)致了目前的氧濃度和地球上生命的多樣性。根據(jù)到太陽(yáng)的距離和在太陽(yáng)系中的位置，地球處在“宜居帶”。

氧元素是藍(lán)藻細(xì)菌或植物葉綠體中通過(guò)光合作用產(chǎn)生的一種極具活性的元素。現(xiàn)代植物仍然使用與藍(lán)藻細(xì)菌共生進(jìn)行光合作用。在藍(lán)藻細(xì)菌出現(xiàn)之前，厭氧微生物使用硫酸鹽代替氧氣來(lái)滿足其能量需求。大約24.5億年前，藍(lán)藻細(xì)菌取代了厭氧菌，在被稱為大氧化事件時(shí)期產(chǎn)生了極具活性的元素氧。又過(guò)了10億年，在此期間幾乎沒(méi)有新的發(fā)展(無(wú)意義的10億年)，氧氣濃度變得足夠高，足以滿足動(dòng)物生命的發(fā)展和進(jìn)一步進(jìn)化。

在地球大氣層的歷史上，最大氧濃度曾達(dá)到約0.30，現(xiàn)在穩(wěn)定在0.21。從高能分子狀態(tài)到低能分子狀態(tài)的一系列轉(zhuǎn)移中（即電子傳輸鏈），氧元素的高電負(fù)性和豐度，特別適合作為最終電子受體。通過(guò)這種方式，氧氣含量的增加是包括人類在內(nèi)的許多新生物體發(fā)展的先決條件。然而，同樣的水平對(duì)其他生物體來(lái)說(shuō)是有毒的。氧元素獲得電子的傾向，意味著有機(jī)體必須發(fā)展抗氧化劑防御機(jī)制，以防止無(wú)意中的分子氧化和功能障礙。正如Paracelsus所說(shuō)的“劑量造就毒藥”。