Da jorden ble brukbar: oksygenrevolusjonen

Atmosfæren på tidlig jord var veldig annerledes enn det vi har i dag. Det antas at den første atmosfæren på jorden var sammensatt av hydrogen og helium, omtrent som de gassformige planetene og sola. Etter millioner av år med vulkanutbrudd og andre interne jordprosesser, dukket den andre atmosfæren opp. Denne atmosfæren var full av klimagasser som karbondioksid, svoveldioksid, og inneholdt også andre typer damper og gasser som vanndamp og i mindre grad ammoniakk og metan.

Denne kombinasjonen av gasser var veldig ugjestmilde for de fleste livsformer. Mens det er mange teorier, for eksempel Primordial suppe teori, Hydrotermisk ventilasjonsteori, og Panspermia Theory om hvordan livet begynte på jorden, er det sikkert at de første organismer som bodde på jorden ikke trengte oksygen, siden det ikke var fritt oksygen i atmosfæren. De fleste forskere er enige om at byggesteinene i livet ikke ville ha kunnet dannes hvis det hadde vært oksygen i atmosfæren på det tidspunktet.

Imidlertid vil planter og andre autotrofiske organismer trives i en atmosfære fylt med karbondioksid. Karbondioksid er en av de viktigste reaktantene som er nødvendige for fotosyntese å oppstå. Med karbondioksid og vann kan en autotrof produsere et karbohydrat for energi og oksygen som avfall. Etter at mange planter utviklet seg på jorden, var det en overflod av oksygen som fløt fritt i atmosfæren. Det antas at ingen levende ting på jorden den gangen hadde bruk for oksygen. Faktisk var forekomsten av oksygen giftig for noen autotrofer, og de ble utdødd.

Selv om oksygengass ikke kunne brukes direkte av levende ting, var ikke oksygen så ille for disse organismer som lever i løpet av den tiden. Oksygengass fløt til toppen av atmosfæren der den ble utsatt for ultrafiolette solstråler. Disse UV-strålene delte de diatomiske oksygenmolekylene og bidro til å skape ozon, som består av tre oksygenatomer kovalent bundet til hverandre. De ozonlag bidro til å blokkere noen av UV-strålene fra å nå Jorden. Dette gjorde det tryggere for livet å kolonisere på land uten å være utsatt for de skadelige strålene. Før ozonlaget dannet seg, måtte livet forbli i verdenshavene der det var beskyttet mot hard varme og stråling.

Med et beskyttende lag ozon for å dekke dem og rikelig med oksygengass å puste, klarte heterotrofer å utvikle seg. De første forbrukerne som dukket opp var enkle planteetere som kunne spise plantene som overlevde den oksygenbelastede atmosfæren. Siden oksygen var så rik i disse tidlige stadiene av kolonisering av land, vokste mange av forfedrene til arten vi kjenner i dag til enorme størrelser. Det er bevis på at noen typer insekter vokste til å være på størrelse med noen av de større fuglene.

Flere heterotrofer kunne da utvikle seg etter hvert som det var flere matkilder. Disse heterotrofene frigjorde tilfeldigvis karbondioksid som et avfallsprodukt fra deres cellulære respirasjon. Gi og ta av autotrofer og heterotrofer klarte å holde nivåene av oksygen og karbondioksid i atmosfæren jevn. Dette gir og tar fortsetter i dag.