Nació en Tijuana, Baja California, el 10 de abril de 1950. Estudió la licenciatura en Biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM, donde posteriormente obtuvo el grado de doctor en Ciencias.

Se ha especializado en el estudio del origen y la evolución temprana de la vida por medio del análisis de meteoritos y de simulaciones experimentales de la Tierra primitiva, así como mediante el análisis de secuencias de genes muy antiguos. En los últimos años se ha dedicado a caracterizar las propiedades de los diferentes tipos de RNA polimerasas para detectar componentes antiguos de estas enzimas, que pueden ser más antiguas que el DNA mismo, entre otras investigaciones.

Desde abril de 2002 se desempeña como profesor titular C de tiempo completo en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Es autor de más de 150 trabajos de investigación publicados en revistas arbitradas, 70 artículos de divulgación científica y autor o coautor de 16 libros especializados sobre temas evolutivos. Algunas de sus obras más conocidas son El origen de la vida: evolución química y evolución biológica (1983), La bacteria prodigiosa (1988), Alexander I. Oparin: La chispa de la vida (2008) y Tres ensayos darwinistas (2016).

Ha recibido múltiples reconocimientos y las universidades de Milán (2014), Valencia, España, y Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (2015) lo han distinguido con el doctorado honoris causa. Es investigador nacional nivel III por parte del Conacyt y dirige en forma honoraria el Centro Lynn Margulis de Biología Evolutiva en las Islas Galápagos, Ecuador. Durante el periodo 1997-1998 formó parte del Comité Científico organizado por la NASA para supervisar la creación del Astrobiology Institute. Desde 2017, es profesor emérito de la UNAM.