식물의 진화
광합성을 한 최초의 생물은 당시 대기 중에 산소가 함유되어 있지 않았으므로 혐기적인 물질 대사를 하였을 것이다. 따라서, 오늘날과 같이 산소호흡을 하며 광합성을 하는 녹색 식물은 진화의 과정상 뒤늦게 출현하였을 것으로 보인다. 빛에너지를 이용하여 최초로 유기물을 합성했던 생물은 단세포이며, 이 분열에 의해서 번식하는 분열식물(세균식물과 남조식물)이었다. 먼저 혐기성인 홍색황세균이나 녹색황세균 또는 홍색세균이 나타나서 물 대신 황화수소나 수소가스를 이용하는 광합성이 이루어졌으며, 후에는 물 분해에 의해 수소를 이용하는 광합성이 나타남으로써 그 결과 산소가 점차 대기 중으로 방출되었다. 그 후 이러한 광합성 세균으로부터 남조식물이 진화되어, 이들의 광합성에 의해 대기중에는 더 많은 양의 산소가 축적되었을 것으로 생각된다.
광합성
제2광계 P680에서 2개의 물 분자는 4개의 수소 이온과 1개의 산소 분자와 4개의 전자로 쪼개어진다. P680은 제2광계에서 티로신에 둘러싸인 반응중심 엽록소a를 말하며 빛 에너지에 의해 전자를 내어놓는다(광합성 반응 최초의 전자공여자 역할). P680 아래쪽에는 망간 이온을 함유한 효소복합체가 있어 이곳에서 물의 분해가 일어난다. 물에서 얻어진 수소는 NADPH. ATP를 만드는 데 사용되며, 산소는 생명체의 세포호흡에 쓰인다.1600년대 중반 얀 판 헬몬트는 식물이 자람에 따라 식물의 무게와 식물이 자라는 토양의 무게를 재는 실험을 하였다. 식물의 무게 변화는 크고 토양의 무게 변화는 매우 적었기 때문에 식물의 무게 변화량은 화분에 부어준 유일한 물질인 물 때문이라고 가설을 세웠다. “만물의 근원은 물이다.“ 라고 한 탈레스설을 뒷받침 하고자 헬몬트는 일부만 맞는 가설을 세웠지만 그의 실험은 식물의 생물량(biomass)이 토양 자체가 아니라 광합성에 투입된 물질에서 비롯된 것임을 암시해 준다(식물의 무게변화량은 물뿐만 아니라 이산화탄소로도 유래한다.).