Fotosynteesin kehitys
Fotosynteesin avulla solut saivat UV-säteilyn ja vulkaanisen lämmön tilalle kyvyn ottaa talteen auringon valoenergiaa. Halobacterium halobium on arkki, joka elää lähes 20% suolapitoisuuksissa. Sillä on solukalvollaan alkeellinen muoto purppurapigmentistä, joka pystyy siirtämään valoenergian avulla elektroneja ja protoneja solukalvon läpi, ja tämän toiminnan kautta tuottamaan ATP:tä. Näitä ns. terpenoideja on löydetty jopa 3 miljardin vuoden ikäisistä kallioista.
Porfyriineistä kehittynyt pigmenttijärjestelmä on purppurapigmenttejä tehokkaampi koneisto. Klorofylli yhdessä eräiden muiden valkuaisaineiden kanssa kykenee siirtämään elektroneja yhteen suuntaan ja protoneita toiseen suuntaan lipidikalvon läpi, mikä mahdollistaa hiilidioksidin pelkistämisen orgaanisiksi yhdisteiksi. Elektronin luovuttajina ovat voineet toimia erilaiset alkumeren ja ilmakehän rikkiyhdisteet.
Kun järjestelmä kehittyi niin, että protonin luovuttajana oli vesi, saatiin huomattavan tehokas fotosynteesikoneisto, joka vapautti ilmakehään happea. Happi sinänsä oli tuon ajan (n. 2.2. miljardia vuotta sitten) soluille myrkkyä. Syanobakteereille, jotka voivat elää alhaisissa happipitoisuuksissa palaten tarvittaessa rikkivedyn läyttöön, uudet olot olivat kasvuetu muihin bakteereihin verrattuna. Anaerobisten bakteerien täytyikin löytää elinpaikkansa alhaisen happipitoisuus sisältäviin loukkoihin.
Purppurabakteereissa kehittyi järjestelmä, jossa kemiallinen energia vapautettiin asteittain samalla, kun happi pelkistettiin vedeksi. Tälläisen aerobisen bakteerin joutuessa tumalliseen soluun siitä kehittyi mitokondrio, vastaavasti fotosynteettisestä bakteerista kasvisolujen viherhiukkaset eli kloroplastit. Solujen kehitys energian käyttöönoton tehostuessa nopeutui merkittävästi
