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Acredita-se que os primeiros seres vivos eram procariontes e heterotróficos, ou seja, retiravam as macromoléculas orgânicas do meio para realizar seu metabolismo. Como eles poderiam ser heterotróficos sem que houvesse organismos autotróficos, ou produtores de matéria orgânica para sintetizar tais macromoléculas? Os cientistas que defendem esta tese sugerem que estes organismos viviam num ambiente aquático, de onde retiravam moléculas ricas em energia, formadas na atmosfera e acumuladas nos lagos e mares primitivos. Eles supõem que estes organismos utilizavam a fermentação para extrair a energia das moléculas obtidas. Esta hipótese poderia explicar por que a fermentação está presente em quase todos os organismos vivos, ela seria um processo metabólico ancestral, que apareceu logo no início da vida na Terra. Depois que surgiram os organismos heterotróficos, teriam surgido os autotróficos, capazes de sintetizar macromoléculas a partir de CO2 e H2O utilizando-se da energia solar através da fotossíntese. Com isso, eram capazes de suprir o seu próprio sustento em termos de moléculas energéticas e o dos seres heterotróficos, que deles passaram a se alimentar. O surgimento dos seres autotróficos levou a um acúmulo de O2 na atmosfera, o que permitiu que algumas linhagens de seres procariontes pudessem utilizar o poder oxidante para extrair energia das macromoléculas através do processo de respiração aeróbica. É importante notar que o O2, justamente por seu poder oxidante, é uma molécula tóxica. Assim, a maioria dos seres vivos que sobreviveram ao aumento do O2 na Terra são aqueles capazes de utilizá-lo.
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