Fotosyntesens utveckling
Fotosyntesen gav cellerna tillgång till en ny energikälla. De var inte mera beroende av UV-strålningen eller värmen från vulkanerna utan kunde utnyttja solens ljusenergi. Halobacterium halobium är en arké, som lever vid mycket hög saltkoncentration (nära 20%). H. halobium har en primitiv form av purpurpigment i sin cellmembran. Detta pigment kan med hjälp av ljusenergi överföra elektroner och protoner genom cellmembranen och på detta sätt bilda ATP. Denna typ s.k. terpener har man påträffat i 3 miljarder år gamla avlagringar i berg.
Pigment, som utvecklats ur porfyriner, är effektivare än purpurpigmenten. Klorofyll kan tillsammans med vissa andra proteiner överföra elektroner i en riktning och protoner i motsatt riktning genom membranen. Detta möjliggör reduktion av koldioxid till organiska föreningar. Som elektrondonatorer fungerade troligen olika svavelföreningar som förekom i urhavet eller atmosfären.
När processen utvecklats så långt att protonen kom från vatten uppstod en mycket effektiv "fotosyntesmaskin", som frigjorde syre till atmosfären. För ca 2.2 miljarder år sedan var emellertid syre farligt t.o.m. giftigt för många celler. För cyanobakterierna, som kan leva vid mycket låga syrehalter och som vid behov kan återgår till att utnyttja svavelväte, innebar de nya omständigheterna en fördel i förhållande till de andra bakterierna. De anaeroba bakterierna var tvugna att söka sig till nischer med låg syrehalt.
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.
I purpurbakterierna utvecklades ett system, där kemisk energi frigörs stegvis samtidigt som syre reducerades till vatten. När en sådanhär aerob bakterie hamnade in i en eukaryot cell utvecklades den till en mitokondrie. På motsvarande sätt utvecklades växtcellernas kloroplaster ur en fotosyntetiserande bakterie. Cellernas förmåga att utnyttja energi utvecklades mycket snabbt.
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
