지구상에 최초로 나타난 생명체는 세포핵이 없는 단세포생물인 원핵생물이라는 의견이 지배적이다. 이들 최초의 원핵생물들은 지구상에 산소가 없는 상황에서 물 속에 들어 있던 영양분을 섭취했을 것이다. 즉, 종속영양생물이었다. 그러나, 곧 이러한 생물의 급격한 번성으로 인해 먹이가 부족한 상태에 이르게 되었을 것이라는 것은 쉽게 생각할 수 있다. 이러한 상황에서 일부 변이체들이 스스로 양분을 만들어 낼 수 있는 독립영양생물로 진화하였을 것으로 보고 있다. 최초의 독립영양생물들은 당시 대기와 바다에 풍부했던 이산화탄소와 수소 또는 황화수소를 이용하여 광합성 활동을 했던 박테리아 종류로 추정된다. 그러나 수소와 황화수소 등은 풍부하지 않았으므로 이산화탄소와 물을 이용해 광합성을 하는 종류가 번식에 유리했을 것으로 생각되는데, 그 대표적인 예가 남세균(시아노박테리아 또는 cyanobacteria)이다. 흥미롭게도 광합성의 결과 만들어진 산소는 강한 산화력 때문에 당시의 다른 형태의 생물에게는 치명적인 성분이었으므로, 산소를 호흡에까지 이용할 수 있게 된 일부 남세균들이 유리한 지위를 차지하여 더 활발하게 번식할 수 있었을 것이다. 즉, 광합성의 결과 만들어지는 산소로 인해 혐기성 생물이 대폭 감소하고 남세균으로 대표되는 호기성 생물이 급증하는 생태계의 재편이 이루어진 것으로 보고 있다.