Antes de a atmosfera acumular oxigênio (abundante oxigênio livre), as únicas células que existiam eram eucarióticas.

Os autótrofos mais bem-sucedidos na evolução são aqueles que desenvolveram um sistema adaptativo que lhes permitiu fazer uso indireto da energia solar — o processo de fotossíntese.

No processo evolutivo, o aumento da quantidade de organismos primitivos reduziu a disponibilidade de moléculas orgânicas livres, o que facilitou a seleção de células adaptadas capazes de sintetizar suas próprias moléculas ricas em energia a partir de materiais orgânicos simples.

Para que um organismo autotrófico realize a fotossíntese, basta a presença dos elementos luz, água e oxigênio.

Há cerca de 450 milhões de anos, a conversão de moléculas de ozônio na camada externa da atmosfera em moléculas de oxigênio permitiu a absorção dos raios ultravioletas por essa camada, o que contribui até hoje para a sobrevivência dos organismos vivos.