最早的光合自營菌，并不是用葉綠素chlorophyll Ⅱ作為他們吸收光子的色素工具，因此它們也不會(huì)把水分子切開制造出氧氣。截然不同地，它們演化出各種吸收光能的色素工具，并且啟動(dòng)類似“循環(huán)性光磷酸化作用”的生化反應(yīng)過程。今日的厭氧光合菌，很可能就是這種有機(jī)體的直系血親后代。

不久之后，有機(jī)體演化出更複雜的捕捉太陽能方式：“非循環(huán)性光磷酸化作用noncyclic photophosphorylation”和二氧化碳固定作用，30-35億年前誕生的原始藍(lán)藻細(xì)菌cyanobacteria很可能就是這方面的開山祖師。

這種有機(jī)體的光合作用方式，比較像一般的植物，而不像光合細(xì)菌photosynthetic bacteria，在“非循環(huán)性光磷酸酯化作用”中，它們以水為電子來源，并且釋放“氧氣”這種副產(chǎn)品。

從此以后，地球上所有的生物，持續(xù)仰賴光合自營細(xì)菌為生。

有機(jī)體的“非循環(huán)性光磷酸酯化作用”，把水當(dāng)作電子提供者，這個(gè)演化用力地推了一把，讓生物更有能力把無機(jī)物合成複雜的有機(jī)化合物。這種光合作用產(chǎn)生的一個(gè)重要的副產(chǎn)品就是“氧分子”。

一開始，光合作用釋放的氧氣并沒有在大氣或水中累積；相反地，氧氣和鐵結(jié)合，溶解于海中，形成氧化鐵，并沉淀到海底。

28億年前“氧”只在某些地方有少量的累積，一般認(rèn)為到了5億4千萬年前左右，“氧”在大氣的累積量達(dá)到現(xiàn)在的21%。

一旦氧變成大氣的主要成分，異營細(xì)菌heterotrophic和自營細(xì)菌autotrophic都演化出“有氧呼吸aerobic respiration”的生化反應(yīng)方式，有氧呼吸能夠從營養(yǎng)分子抽取更多的能量，份量遠(yuǎn)高于糖解作用或發(fā)酵作用。