自古以来，尽管学者们一直猜测实物是由基础材料构成的，但却没有人曾猜想生物也是如此。所以当我们的老朋友罗伯特·胡克在1664年把他的铅笔刀磨得“像剃刀一样锋利”，从一块软木塞上切下薄薄的一片放到自制显微镜下观察因而成为第一个看到他称之为“细胞”的东西的人类时，这一定非常让人惊讶吧。他之所以选择那个名字是因为它们让他联想到了修道院分配给修道士的小卧室。
人们可以把细胞看作生命的原子，但它们比原子更为复杂，并且——让那些首批觉察到它们的人更为震惊的是——它们都是活的。一粒细胞就是一座生机勃勃的活工厂，它们消耗能量和原料来生产各种不同的产品，主要是蛋白质，这种物质执行几乎所有重要的生物功能。执行一粒细胞的功能需要大量的知识，因此，尽管细胞没有大脑，但它们确实“知道”该做什么——它们知道如何制造我们生长发育和身体活动必需的蛋白质和其他材料，以及，或许最重要的是它们知道如何繁殖。
一粒细胞最重要的产品就是自己的一个复制品。由于这种能力，我们人类从一粒单个的细胞开始，在经过一系列40次以上的细胞分裂后，最终由大约30万亿粒细胞组成——这比银河系里所有恒星的数量还要多出100倍。我们细胞的活动总量——一群没有思考能力的个体之间的互动——加在一起就构成了完整的我们，这简直就是一个伟大的奇迹。
同样让人震惊的是，我们可以破解这一切是如何发生的，这就像是一台电脑在没有得到程序员指令的情况下对自己进行分析。这就是生物的奇迹。
如果再考虑到大部分的生物世界我们是看不见的时，这个奇迹看起来似乎就更伟大了。这一方面是细胞太过微小所致，另一方面则是因为生命形式极大的多样性。如果你将细菌这样的生物排除在外，只计算细胞中带有细胞核的生物，科学家预测在我们这个星球上大约生活着1000万种物种，这其中我们已经发现和分类的只占1/100。单就蚂蚁而言，至少就有22000种，数量大约相当于地球上每个人拥有100万到1000万只蚂蚁。
我们熟悉生活在后院的大多数昆虫，但一勺泥土中含有的生物种类我们恐怕数都数不过来——数以百计甚至数以千计的无脊椎生物，显微镜下才能看到的上千条线虫，以及上万种细菌。实际上，地球上存在的生命是如此普遍，以至于我们不断地摄取我们可能根本不愿意吃的生物。试着买一罐不含昆虫碎片的花生酱：你根本就买不到。政府意识到生产不含昆虫的花生酱是不现实的，于是颁布条例允许每31克花生酱中最多只能有10个昆虫碎片。同时，一份西蓝花或许含有60只蚜虫或者螨虫，而一罐肉桂粉中或许含有400个昆虫碎片。 这听起来实在让人倒胃口，但我们还应该记住即使在我们的身体上也不是没有陌生生命的存在——我们每个人都构成了一个完整的生物生态圈。比如，科学家已经识别出生活在你前臂上的44属（物种分类）微生物，以及至少160种生活在人们肠道中的细菌。在你的脚趾缝里呢？40种真菌。实际上，如果你不怕麻烦愿意统计的话，你会发现生活在我们身体上的微生物细胞比人体细胞要多得多。
我们身体的每一个部位都构成了一个截然不同的栖息地，与生活在你自己前臂上的生物相比，生活在你肠道或脚趾缝里的生物和生活在我身体上相同部位的生物有更多的共同点。北卡罗来纳州立大学甚至成立了一个名为肚脐眼生物多样性计划的学术中心，目的就是研究生活在那个暗无天日的、与世隔绝的区域里的生命。还有声名狼藉的皮肤螨，它是壁虱、蜘蛛和蝎子的近亲，这些不足1/3毫米长的生物就生活在你的面部——在毛囊和与毛囊相连的腺体中——主要靠近鼻子、睫毛和眉毛，它们在这里吸取你细胞中的营养。但不必担心，它们一般不会引发疾病，如果你是一个乐观主义者，你可以希望自己属于没有它们的那一半成年人。
鉴于生命的复杂性，它在体型、形态和栖息地上的多样性，以及人类对于我们“仅仅”是物理定律的产物这种观念的本能厌恶，生物学作为一门科学落后于物理学和化学的发展也就不会让人感觉意外了。和其他科学一样，要想使生物学得到发展，它必须要战胜人类相信自己是特殊的，以及世界是由神或魔法统治的这种本能倾向。并且，和其他科学一样，这也就意味着要战胜天主教会以上帝为中心的教义和亚里士多德以人为中心的理论。
亚里士多德是一位狂热的生物学家——他现存的著作中差不多有1/4都和这门学科有关。比起亚里士多德的物理学把我们的地球当作宇宙的中心，他的生物学个人化倾向更明显，他高度赞扬人类，尤其是男人。
亚里士多德相信一位具有智慧的神设计出了所有生命体，这些生命体和那些非生命物质的不同之处在于它们拥有一种特殊的品质或本质，而这种品质或本质在生命体死亡时就会离开或者停止存在。亚里士多德认为在所有生命蓝图中，人类代表了最高点。对于这个观点亚里士多德的态度十分激烈，当他描述一个物种和人类相对应的不同特征时，他甚至把这称为畸形。同样，他把女人视为畸形的或者有缺陷的男性。这种传统但错误的信仰为现代生物学的诞生设置了舞台。在战胜这类观点的早期重要胜利中，其中一个是对一种被称为自然发生说的亚里士多德生物学原理的驳斥。自然发生说认为生命体是从像灰尘那样的非生命物质中诞生的。大约在同一时期，通过显示即使是简单的生命体也和我们一样拥有器官，以及我们与其他植物和动物一样都是由细胞构成的，显微镜这种新技术使人们对于旧有的思维方式产生了怀疑。但在发现它的伟大组织原理之前，生物学还无法真正地变成一门成熟的科学。
关注物体如何相互作用的物理学有了它的运动定律；关注元素和它们的化合物如何相互作用的化学有了它的周期表。生物学关注的是物种活动和互动的方式，要想取得成功，它需要理解这些物种为什么会具有现在这样的特征——一个不同于“因为上帝把它们做成这样”的解释。这个理解终将会随着达尔文提出的基于自然选择的进化论而出现。
