Sebbene i procarioti – organismi privi di nucleo – appaiano spesso semplici, condividono con tutti gli esseri viventi un bisogno universale:una fonte di energia. Questi microbi, che abbracciano i domini dei batteri e degli archaea, mostrano una notevole diversità metabolica, dagli estremofili ossidanti lo zolfo che prosperano nelle sorgenti idrotermali fino a 750 °F agli organismi che sfruttano la luce solare.
Il termine fototrofio (dal greco “nutrimento leggero”) descrive gli organismi che ricavano energia direttamente dai fotoni. Sebbene le piante verdi siano l'esempio più familiare, anche molti procarioti ed eucarioti effettuano la fotosintesi, trasformando la luce in energia chimica.
Come le piante, i batteri fototrofici usano i pigmenti per raccogliere fotoni. Questi pigmenti... battericlorofille -risiedono nella membrana plasmatica, non nei cloroplasti. Sette varianti (a, b, c, d, e, cs, g) assorbono lunghezze d'onda distinte dall'infrarosso alla luce rossa lontana, consentendo a ciascuna specie di occupare una nicchia specifica nello spettro luminoso.
La fotosintesi batterica rispecchia la fotosintesi delle piante in due fasi:
Batteri diversi utilizzano percorsi distinti di fissazione del carbonio. I cianobatteri utilizzano il ciclo di Calvin, mentre altri possono fare affidamento sul ciclo di Krebs inverso, che accoppia donatori di elettroni come l'idrogeno o il solfuro alla riduzione della CO₂.
I procarioti fotoautotrofi costituiscono il fondamento della maggior parte degli ecosistemi. Convertendo l'energia luminosa in zuccheri, forniscono la fonte di cibo primaria per gli eterotrofi che non possono fotosintetizzare. Inoltre, la loro fissazione di CO₂ aiuta a regolare i livelli di carbonio atmosferico e, storicamente, produce l'ossigeno libero che definisce l'atmosfera respirabile della Terra, un processo fondamentale per il Grande Evento di Ossigenazione e l'evoluzione della vita complessa.
