Mult timp în urmă, aproximativ 3,7-4,0 Ga (Ga – „giga an‖ sau 109 ani sau 1 Ga – 1 miliard de ani), în adâncimele oceanilor au apărut primele specii vii [1]. Oxigenul nu exista în atmosfera în forma sa liberă, dar Soarele stiriliza suprafața planetei cu razele ultraviolete. Componentele principale ale atmosferei în acele timpuri erau CO2, H2S, NH3 și CH4 – deci din punct de vedere chimic se poate de precizat că caracterul atmosferei era reducător. Primele forme de viață, primitivă, anaerobă, trăiau pe fundul oceanelor și în izvoarele termice, care erau bogați cu nutrienți. Fiind protejați de stratul gros de apă, ei se aflau în condiții favorabile pentru reproducere și dezvoltare. Aceasta a dus la dezvoltarea sistemelor mai complicate, printre care erau și primele sisteme care utilizau lumina pentru producerea energiei și substanțelor organice și anorganice necesare în procesele de metabolism, ce a permis speciilor vii să ocupe întreg volum al spațiilor apoase. În așa mod, aproximativ 3,5 Ga în urmă, apare fotosinteza anoxigenă - care nu produce oxigen [2]. Sistemele fotosintezei anoxigene sunt încă prea slabe din punctul de vedere redox pentru a oxida H2O, dar pot oxida: H2S (cu formarea sulfului elementar), S (cu formarea H2SO4) și în unele cazuri H2. Aproximativ 2,45 Ga în urmă, din cauza mutațiilor și transferului orizontal de gene, cianobacteriile și-au schimbat mecanismul fotosintezei și ca rezultat primele au început în procesul fotosintezei să elimine O2 [3]. Această a dus la consecințele extraordinare pentru întreagă planetă. Între 2,45-1,85 Ga în urmă, oxigenul produs era adsorbit de ocean și mineralele de pe fundul lui [4]. Majoritatea organismelor vii erau anaerobe, ce înseamnă că n-au folosit oxigenul în procesele biochimice. Oxigenul era otrăvitor pentru ei. Între 1,85-0,85 Ga în urmă, oceanul era saturat cu oxigen și oxigenul a început să iasă în atmosferă [4]. S-au început procesele de oxidare a rocilor de pe suprafața planetei și de formare a stratului de ozon. Treptat organismele anaerobe mor sau se izolează în locuri cu conținutul scăzut de oxigen. Apar primele organisme care folosesc în metabolismul său oxigen, ce este mai profitabil din punct de vedere energetic. Ele se numesc organismele aerobe. Între 0.85 – 0,54 Ga în urmă, toate minerale de pe suprafață sunt oxidate și începe acumularea oxigenului în atmosferă [4]. Ea își schimbă caracterul pe oxidant. De la 0,54 Ga în urmă până în ziua de azi conținutul oxigenului în atmosferă este stabilizat [4]. Procesul descris se numeșe ―Catastrofa de oxigen‖. Ea a condus la extinderea semnificativă a limitelor biosferei și a răspândit organismele aerobe, făcând viața mai energoefetivă. ―Catastrofa de oxigen‖ practic a distrus biosfera anaerobă, dar a făcut posibilă viața mai complicată, mai diversă, ne-a creat scut anti-UV (stratul de ozon) și semnificativ a scăzut efect de seră, ce a făcut posibilă viața în afara oceanilor.Fig. 1. Acumularea de O2 în atmosfera Pământului. Liniile roșii și verzi reprezintă intervalul estimărilor Fotosinteză este procesul de transformare a substanțelor anorganice în cele organice, sub influența luminii. Una dintre molecule responsabile pentru acest tip de fotosinteză este clorofila. Ea se întălnește în plante superioare, alge, alge albastre-verzui (cianobacterii), protiste. Din punct de vedere chimic, clorofila este un compus coordinativ al magneziului, cordinat cu derivatul porfirinei și are structura similară hemului. Clorofilă participă la transformarea energiei luminii în energie chimică. Pentru procesele date sunt necesare H2O și CO2. Fotosinteză are loc în tilacoide, care sunt de fapt pliurile membranei interne a cloroplastelor, și este împărțită în două faze: faza dependentă de lumină și ciclul Calvin (sau faza independentă de lumină). Faza dependentă de lumină se petrece în membrana tilacoidelor, unde sunt plasate proteinele și complexele de proteine, care transformă apa în oxigen, cationii de hidrogen și 4 electroni. Doi atomi de oxigen atomar formează o moleculă de oxigen, iar H+ și electronii se utilizează pentru producerea ATP și NADPH. Faza independentă de lumină (Ciclul Calvin) are loc în stroma. CO2 reactionează cu ribuloza-1,5-bisfosfat și se transformă într-o hidrocarbură. În procesul dat participă enzima RuBisCo, ATP și NADPH. Acest proces se numește – fixarea carbonului (carbon din faza gazoasă se transformă într-o substanță organică) [5]. Procesele descrise mai sus sunt fundamentale pentru existența vieții pe Pământ. Oxigenul eliminat ca produsul secundar este crucial pentru biochimia organismelor aerobe, care nu pot să-l producă, dar îl folosesc la fosforilare oxidativă, pentru sinteza ATP. În același timp mărirea concentrației a O2 în atmosferă și consumarea CO2 a rezultat scăderea bruscă a efectului de seră, ce ulterior a creat gradientul de temperatură optimal pentru majoritatea organismelor (mai întâi a cauzat Glaciata Huroniană din cauza scaderei concentrației a CO2 și eliminării din atmosferă a metanului (CH4), care este gaz de seră mult mai puternic decât CO2, sintetizat de metanogeni – organisme anaerobe, care în procesul său de viață elimină metanul. Metanogenii erau practic distruse de O2), dar în stratosferă s-a început formarea scutului de ozon. El absorbind cel mai dăunător spectru al radiațiilor UV între 100-280 nm, permite existența speciilor vii pe uscat [6]. În concluzie, evidențiez că, fotosinteză este un factor crucial în procesele de dezvoltare și evoluție a vieții pe Pământ. Ea stă în baza diversității biologice și a extins barierile biosferei. Oxigenul eliminat în procesul de fotosinteză, a schimbat caracterul atmosferei Pământului de la reducător, la oxidant, a dus la decesul bacteriilor metanogene, ce în cuplu cu scăderea concetrației a CO2, brusc a scăzut efect de seră, și desigur prezența oxigenului a dus la dizvoltarea organismelor aerobe (cei care utilizează oxigenul în biochimia sa), care sunt mai energoefective. În atmosferă, oxigenul a format stratul de ozon, ce blochează radiația UV nocivă. Al doilea produs al fotosintezei – glucoza, este sursă de energie pntru heterotrofi, care au nevoie de molecule organice, dar singuri nu le pot sintetiza. Deci, fotosinteză într-adevăr este proces fundamental, care a determinat evoluția vieții pe Pământ.