光合作用與氧

太陽的能量為地球上的生命帶來了一些主要改變。

最初的細胞相信全是異養生物，使用周圍的有機分子（包括由其他細胞得來的有機分子）來作為原料與能量來源。^[20] 但食物供應漸漸減少，部份細胞進化出新的生存戰略。與其依靠逐漸減少的自由存在的有機分子，這些細胞選擇了太陽光作為能量來源。這個轉變的時間難以確測，但大約為假設時鐘的上午8時^[21] （大約為三十億年前），與現在的光合作用相類的功能在此刻可能已發展出來了。這使得太陽的能量不只被自營生物採用，而異養生物亦能攝取太陽能量。光合作用使用含量豐富的二氧化碳與水作為原料，配以太能光的能量，產生了富能量的有機分子（碳水化合物）。此外，光合作用過程亦生成了氧氣。最初其在海洋裡與石灰岩、鐵和其他礦物質結合，但當所有可利用的礦物皆已與其結合，氧氣開始冒出水面在大氣層裡積聚。雖然每一個細胞只會產生少量氧氣，但積少成多，經過長時間，大量細胞的新陳代謝作用慢慢地使地球大氣層變為現在的狀態。^[22] 這就是地球的第三道大氣層。部份氧氣變為臭氧，並在大氣層上方凝聚，就是現在的臭氧層。臭氧層不斷吸收大量的紫外線，這使得細胞可以殖民至海洋表面並最終殖民至地上：^[23] 沒有臭氧層，紫外線會大量照射至地球表面，並使得受到照射的細胞產生不可承受的突變。而光合作用除了可以製造大量能量供細胞生存與隔開紫外線，其亦有著第三個主要的、使得世界改變的作用。氧氣是有毒的，其含量的上升可能在當時使得地球上大量的生命死亡（「氧氣災難」）。^[23] 而有抵抗能力的生命則存活並繁衍，部份更發展出使用氧氣來增進其新陳代謝作用的速度，並能由相同食物裡攝取更多的能量。