早期的地球上并没有氧气，二氧化碳的浓度可能高达98%。但是地球上的微生物可能在40亿年前就进化出了光合作用。早期地球最初的产生氧气被海水和海底岩石吸附，并未进入大气。
尽管在蓝藻出现之前，地球的大气中并没有氧，但现在证据表明，那时海洋中有较丰富的有机物，而且有原始生命。蓝细菌最早在30亿年前出现，至少在23亿年前蓝细菌进化出了多细胞形式，更高的光合效率彻底改变了世界。
现今行使光合作用的叶绿体（Chloroplast）是生物合成的，但在生命起源之前的原始海洋中不可能有叶绿体这样精细复杂的生物体结构与连续高效的能量转换体系，而生命的起源及维系必须有温和、微观、精细、连续的化学分子能驱动，除外核能，地球上所有的能源（包括地下经亿万年沉淀的各类碳氢能源）均来自阳光，将光能转化为碳氢化合物能，需要光合作用；因此阐明生命起源应该先解释原始海洋中光合作用和光合体系的起源。现代化学实验证实进入化学世界的地球已经具备从无生命的体系中合成以碳氢氧氮为主的有机化合物世界。
从陨石中发现的有机化合物的复杂与丰富也佐证了早期地球可以存在氨基酸、多糖、成簇芳香杂环类化合物与核苷酸的现实性，参与碳同化（卡尔文循环）、糖酵解、三羧酸循环的一些小分子化合物（如丙酮酸、琥珀酸、甘油酸、乳酸等）都可在无生命体系的化学世界已合成。碳氢是地球表面最为丰富的元素。
早期地球有极高浓度的CO2存在，氢以水的形式覆盖整个地球，阳光是最为稳定的能源，今天我们是可以从参与生命活动元素的自然习性和现代生物与光电子实验研究结果，来分析与推测生命发生前，在以双层脂膜组成的囊泡世界中，光合作用发生的机制与逻辑合理的进化历程，来阐明光合反应与光合作用这个自然现象的发生，以及理解推动生命起源的伟大的光合作用是如何发生与起源。
从植物叶绿素光合作用原理中，可发现光电子能量转移、水裂解（氢获取）以及碳固定机制与过程分析，光合作用的关键步骤纯属量子物理与化学现象，整个过程并没有显示蛋白质的特殊功能，并不需要基因或酶等生物分子参与，在相关酶的参与下，可以提高效率与特异性。
光反应的平台是双层脂膜囊结构，在水的裂解中，插入膜内的色素分子吸收光能后夺取水分子中电子，释放氧气H+，膜内外跨膜H+梯度形成的电势能将H+泵出膜外合成ATP，是一个释能的过程，膜外NADP获得色素分子传递的强勢电子后取H+还原成NADPH。