หากถามถึงแหล่งกำเนิดของแก๊สออกซิเจน หลายคนคงจะตอบได้ว่า แก๊สออกซิเจนมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช แต่เคยสงสัยกันหรือไม่ว่า ในยุคกำเนิดโลกที่ยังไม่มีพืชถือกำเนิดขึ้นมา แก๊สออกซิเจนในอดีตนั้นมาจากไหน?

ย้อนกลับไปในอดีตที่โลกเพิ่งถือกำเนิดขึ้นมา บรรยากาศของโลกประกอบไปด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สไนโตรเจน ซึ่งแก๊สเหล่านี้ถูกปล่อยออกมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ นอกจากนี้ยังมีปริมาณไอน้ำและแก๊สมีเทนรวมอยู่ด้วยเล็กน้อย ในยุคนั้นโลกยังไม่ได้รับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์เหมือนในปัจจุบัน เนื่องจากดวงอาทิตย์มีขนาดเล็กกว่าในปัจจุบัน แต่บรรยากาศของโลกตอนนั้นมีคุณสมบัติเป็นแก๊สเรือนกระจกสามารถดูดกลืนรังสีอินฟราเรดได้ จึงทำให้พื้นผิวโลกมีความอบอุ่น และเมื่อถึงยุคที่โลกเริ่มเย็นลง ไอน้ำมีการควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำและละลายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศลงมา จนเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก จึงทำให้พื้นดินและมหาสมุทรในยุคนั้นมีความเป็นกรดสูง

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบซากฟอสซิลจุลินทรีย์อายุประมาณ 3.5 พันล้านปี ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวจำพวกโพรคาริโอต (prokaryote) เนื่องจากเซลล์ไม่มีนิวเคลียสและมีรูปร่างคล้ายกับเซลล์แบคทีเรียในปัจจุบัน โดยนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรกที่ถือกำเนิดขึ้นมาบนโลก คือ ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria) หรือสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน และในยุคนั้นยังไม่มีแก๊สโอโซนที่ป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งเป็นอันตรายต่อเซลล์สิ่งมีชีวิต พวกมันจึงต้องอาศัยอยู่ในมหาสมุทร โดยใช้น้ำทะเลเป็นที่กำบังรังสีอัลตราไวโอเลต และเริ่มมีการปรับตัวให้ทนต่อสภาพแวดล้อมต่าง ๆ เช่น สร้างเมือกห่อหุ้มเซลล์ มีถุงลมภายในเพื่อทำให้ลอยตัวได้ เป็นต้น

ถึงแม้ว่าไซยาโนแบคทีเรียจะเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว แต่พวกมันอยู่รวมกันเป็นจำนวนมหาศาลเป็นอาณานิคม เช่น สโตรมาโทไลต์ (Stromatolite) ที่เป็นโครงสร้างคล้ายหินพิเศษที่เกิดจากการพอกพูนของแบคทีเรียในบริเวณน้ำตื้น อีกทั้งภายในเซลล์ของไซยาโนแบคทีเรียมีสารคลอโรฟิลล์เป็นองค์ประกอบ จึงทำให้หาอาหารได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) และผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกอย่างหนึ่งก็คือแก๊สออกซิเจนนั้นเอง ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงสันนิษฐานว่า นี้เป็นจุดเริ่มต้นของการกำเนิดแก๊สออกซิเจนและจุดเริ่มต้นของการสร้างสภาพแวดล้อมให้สิ่งมีชีวิตชนิดอื่นถือกำเนิดขึ้นมาและสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้