Även om prokaryoter – organismer som saknar kärna – ofta verkar enkla, delar de ett universellt behov med alla levande varelser:en energikälla. Dessa mikrober sträcker sig över domänerna Bacteria och Archaea och uppvisar en anmärkningsvärd metabolisk mångfald, från svaveloxiderande extremofiler som frodas i hydrotermiska ventiler vid upp till 750°F till organismer som utnyttjar solljus.
Termen fototrof (grekiska för "ljusnäring") beskriver organismer som får energi direkt från fotoner. Även om gröna växter är det mest välbekanta exemplet, fotosyntetiserar många prokaryoter och eukaryoter också, vilket förvandlar ljus till kemisk energi.
Liksom växter använder fototrofa bakterier pigment för att skörda fotoner. Dessa pigment—bakterioklorofyller -bor i plasmamembranet, inte i kloroplaster. Sju varianter (a, b, c, d, e, cs, g) absorberar distinkta våglängder från infrarött till långt rött ljus, vilket gör att varje art kan ockupera en specifik nisch i ljusspektrumet.
Bakteriell fotosyntes speglar växternas fotosyntes i två steg:
Olika bakterier använder distinkta kolfixeringsvägar. Cyanobakterier använder Calvin-cykeln, medan andra kan lita på den omvända Krebs-cykeln, som kopplar elektrondonatorer som väte eller sulfid till CO₂-reduktion.
Fotoautotrofa prokaryoter utgör grunden för de flesta ekosystem. Genom att omvandla ljusenergi till sockerarter tillhandahåller de den primära födokällan för heterotrofer som inte kan fotosyntetisera. Dessutom hjälper deras CO₂-fixering till att reglera atmosfäriska kolnivåer och producerade historiskt det fria syre som definierar jordens andningsbara atmosfär – en process som är central för den stora syresättningshändelsen och utvecklingen av komplext liv.
