Charles Darwin hatte ein Problem: Aufgrund der dürftigen Fossilienfunde aus der Zeit vor der kambrischen Explosion konnte seine Evolutionstheorie die frühesten Stadien des Lebens nicht erklären. Darwin spekulierte, die ersten Lebensformen seien in einem „warmen kleinen Teich entstanden, in dem alle möglichen Ammoniak- und Phosphorsalze, Licht, Wärme, Elektrizität usw. vorhanden waren, wo chemisch eine Proteinverbindung gebildet wurde“. Wir wissen heute, dass Darwin Recht hatte und dass solches Leben in Form von Stromatolithen Spuren im Fossilienbestand hinterlässt.

Stromatolithen tauchten erstmals im Archaikum vor 3.481.000.000 Jahren in Fossilien auf. Das entspricht 3,4 Milliarden Jahren, fast zwei Dritteln der Existenz der Erde. Photosynthetische Cyanobakterien, die in flachen Wasserbecken lebten, bildeten große Kolonien, nahmen Licht und Kohlendioxid auf und produzierten Schleim und Kalziumkarbonat. Jede Schicht der mikrobiellen Matte baute auf der vorherigen auf und bildete eine komplexe Laminatstruktur, die zu faszinierenden Kalksteinmustern heranwuchs, die über die Jahrhunderte als Beweis für das Leben dieser mikroskopisch kleinen Organismen bestehen blieben.

Cyanobakterien existieren schon seit sehr langer Zeit, und ihre Spuren aus der Frühzeit gehören zu den besten Zeugnissen der Evolution des Lebens und der Umwelt auf der frühen Erde. Ihr Alter führt zu zahlreichen Variationen im Erscheinungsbild von Stromatolithen, wobei sich manche Muster kilometerweit ausbreiten. Sie kommen in vielen verschiedenen Formen vor, mit flachen, kuppelförmigen, verzweigten und konischen Strukturen. Diese Formationen entstehen auch heute noch in wenigen Umgebungen mit idealen Bedingungen, wie beispielsweise in der Shark Bay in Westaustralien.

Stromatolithen sind nicht nur Spuren früherer Lebensformen, sondern schufen auch die Voraussetzungen für die Entstehung komplexeren Lebens. Da Cyanobakterien photosynthetisch sind, erhöhten sie den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre von etwa 1 % auf 20 %, wodurch sie die Erde effektiv terraformten und für ihre Nachkommen bewohnbar machten. Evolutionäre Kräfte reagieren nicht einfach auf die Umwelt, sondern vermischen sich gegenseitig, indem sie sich gegenseitig formen und gestalten.

Stromatolithen bilden sich auch heute noch, allerdings gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen den heutigen und den antiken Exemplaren. Moderne Formationen weisen bei weitem nicht so viele Formen und Größen auf, und die säulenförmigen Formationen weisen deutlich kleinere Durchmesser auf. Dies hat teilweise mit Konkurrenz zu tun: Als sich Stromatolithen entwickelten, gab es keinen. Die heute noch existierenden müssen sich mit der Nahrungskonkurrenz mit anderen Wasserorganismen auseinandersetzen, die erst durch die Stromatolithen entstanden sind – ein Generationenkampf, bei dem die Stromatolithen auf der Verliererseite stehen.

Wie alle Studien über frühes Leben auf der Erde finden Stromatolithen Anwendung bei der Suche nach außerirdischem Leben, insbesondere auf dem Mars. Würde ein Stromatolith auf dem roten Planeten gefunden, wäre dies ein wichtiger Beweis dafür, dass der Mars einst die notwendigen Bedingungen für Leben bot, obwohl selbst dies nicht eindeutig wäre. Stromatolithen sind so grundlegende Lebensformen, dass sie auch durch ähnliche unbelebte, abiotische Prozesse entstehen können. Obwohl unbemannte Marsmissionen einige Kandidaten gefunden haben, wurde bisher noch nichts Endgültiges entdeckt.