Раз появившись и приобретя способность к воспроизводству новых поколений, жизнь стала быстро завоевывать среды всех типов. Используя запасы углеродных соединений земной коры, живое вещество - новый геологический фактор - быстро поглощало их. Поэтому на Земле могла быть только одна эпоха возникновения жизни, так как это был определенный этап в развитии вещества планеты, больше никогда уже не повторявшийся.
В сферу жизнедеятельности организмов, возникших на основе минерало-органических соединений, с качественно новыми отношениями их со средой, были вовлечены элементы, которые до того были недоступными; поле деятельности организмов быстро расширилось. Расселяясь, организмы стали осваивать все новые и новые места обитания: все более глубокие зоны морей, всю поверхность суши, от низин до высот, а также и недра Земли. Таким образом, первый и главный слой жизни, несомненно, расширяясь, быстро охватил выше и ниже лежащие зоны и превратился в биосферу, размер которой по вертикали стал измеряться километрами.
Так жизнь как энергетический процесс стала на Земле неотделимой от минерального вещества, стала неотъемлемой частью природы, планетарным явлением. Подчиняясь до известного предела условиям среды своего развития, она вносила, как вносит и теперь, часто значительные изменения в состав и свойства среды. Жизнь расширила круг химических процессов на Земле, добавив к нему огромное разнообразие биохимических реакций. Жизнь с самого начала стала осуществлять разнообразную огромную и все увеличивающуюся породообразующую геологическую работу. Она стала играть все большую роль в формировании пород, ландшафтов и самой среды.
По мнению Г. Лиса, первичные организмы, обитавшие в условиях атмосферы, содержавшей углекислоту и лишенной кислорода, в средах, бедных органическими веществами, могли иметь источником жизненной энергии только свет. Поэтому этот исследователь полагал, что первыми живыми существами на Земле были фотосинтезирующие организмы, которые жили в анаэробных условиях, пока в результате того же фотосинтеза не создался в биосфере и запас кислорода и органических веществ. Следует отметить, что хлорофилл, зеленый компонент живого вещества фотосинтезирующих организмов, по своей конструкции стоит на уровне аминокислот и потому мог быть действительно одним из древнейших белковых соединений в природе.
Фотосинтезирующие бактерии имеют в своем составе красящие вещества - пигменты, близкие к хлорофиллу растений. У бактерий, выращенных в темноте, эти пигменты не образуются. Бактериальный хлорофилл представляет собой различные близкие по составу пигментирующие вещества, каждое из которых, свойственно соответствующим группам бактерий - пурпурным, серным и несерным, зеленым серобактериям и др. Схема процесса фотосинтеза у таких бактерий имеет следующий вид:
Фотосинтезирующие бактерии выделяют в составе среды не молекулярный кислород, а группы ОН. Это приводит к окислению в среде их обитания некоторых восстановительных веществ - сероводорода, серы водорода. Как мы отмечали, водородом древняя биосфера была богата.
Как пишет Г. Лис: "...автотрофные бактерии могут быть охарактеризованы как организмы, которые могут жить, расти и размножаться в среде, где единственным источником углерода служит углекислота, и для конструктивного обмена которых не требуется готового органического вещества... Гетеротрофные организмы к этому не способны, поскольку для ид развития требуется присутствие по крайней мере одного органического вещества, например какого-либо сахара или аминокислоты. Гетеротрофные организмы нуждаются в органических веществах не только как в материале для роста, но и как в источнике энергии. Рост и развитие этих организмов регулируются количеством энергии, получаемой при усвоении нужного им органического вещества. Между тем автотрофные бактерии проявляют свою жизнедеятельность, используя световую энергию или энергию, получаемую ими при преобразовании неорганических веществ".
Вот некоторые пути получения энергии (по Г. Лису).
Окисление сероводорода до элементарной серы в присутствии кислорода: H2S+O = H2O + S + 172 кДж
Окисление элементарной серы в присутствии кислорода: H2O+S+3O = H2SO4 = 496 кДж
Окисление азотистой кислоты в азотную: HNO2+O = HN03 + 71 кДж
Окисление водорода: Н2+O = Н2O + 235 кДж.
Световая энергия -6*1023 квантов красного света дает автотрофу 40 ккал энергии.
Для сравнения мы можем привести энергетический эффект усвоения гетеротрофными бактериями глюкозы: