光合作用生物進化-植物和藻類實驗顯微鏡
藍細菌利用太陽能生產有機物的核心過程。
為實現上述反應，生命對太陽光子能量的利用可能經歷了一個
從簡單到復雜、從低效到高效的過程。雖然光合作用在生命出現不
久之后就產生了，但它經歷了漫長進化才發展到現在的狀態，這些
進化變化既表現在生物的光合器官上，也表現在光合代謝機制方面
。在生物器官進化方面，大約10億年前，藍細菌與一種原生生物(p
rotists)在細胞的水平上合并共生，并由此發展出一種合作互惠的
關系。這種共生的復合生物體就是現代所有植物和藻類的祖先。在
三大生物界(細菌、古菌和真核生物)中，光合作用起源于細菌，真
核生物的光合作用能力來自古代藍細菌的內共生，這種共生較后變
成了真核生物的葉綠體(chloroplast)。追蹤光合作用在細菌中的
原始起源是困難的，因為細菌間的平行基因傳遞(horizontal gene
transfer)是非常普遍的現象；遺傳信息在經過幾億年的不斷重新
洗牌后，基因的原始狀況已蹤跡難覓。
雖然我們對光合作用的生物進化過程尚有許多不明之處，但現
代科學對光合作用的化學機制已有了相當深刻的了解。生物細胞中
的光合作用是借助一系列亞系統來完成的。這些亞系統包括光合色
素、反應中心、光收集系統、電子傳遞途徑和固碳途徑。這些亞系
統的相互作用，將光子能量轉化為以C原子為中心的有機分子有序
排列。進入這種C基分子中的各種原子都經歷了由無序向有序的轉
化，因而光合產物系統處于低熵狀態，即儲存了能量。我們稱這種
儲存在分子中的能量為化學能。
