Однако наиболее значительным достижением эволюции следует признать возникновение клетки, ограничение предбиологических систем и реакций от окружающей среды при помощи мембран. Выполняя функцию физического барьера и электрического изолятора, предшественники биологических мембран и собственно биомембран могли послужить как устройства нового типа, позволяющие с большей эффективностью и разнообразием усваивать энергию из различных источников окружающей среды. Предполагается, что важным фактором, стимулировавшим биологическую эволюцию, было усиление потока световых лучей, достигавших земной поверхности.
преимущества, которыми обогатились первичные клетки, переводя основную долю энергетического обмена на уровень биомембран:
При рассмотрении химического состава электролитов, заполняющих любые клетки и внутриклеточные мембранные образования (органеллы) , бросаются в глаза различия ионного состава объемов, разграниченных биомембранами. Внутренний объем всех клеток обогащен ионами калия, в то время как в наружном растворе преобладают ионы натрия. Внутриклеточные и наружные растворы в значительной степени различаются по содержанию ионов кальция, магния, а также ряда органических и неорганических анионов.