☞ 지구가 탄생한지 10억년 정도가 지나서 지각이 생성되기 시작한 35억년전 바다에서 광합성을 할 수 있는 남조류들이 나타나기 시작했고, 이들이 광합성을 통해 원시 지구에 산소를 공급하기 시작했는데, 이들의 활발한 활동은 지층 속에 스트로마톨라이트로 보존되어 있다. 남조류들은 엽록소와 같은 녹색 색소를 가지는 생물로 선캄브리아대에는 여러 가지 색소를 가진 광합성 미생물들이 공존했으며, 그 중에서 남조류는 빛을 잘 흡수할 수 있는 녹색 색소를 가지고 있었기 때문에 다른 미생물들 보다 더 번성할 수 있었던 것으로 알려져 있다.
☞ 미국의 생물학자 린 마걸리스는 진핵생물이 남조류를 잡아먹었으며 이때 체내로 들어온 남조세균의 유전자가 광합성이 가능한 기관을 만들었을 것이라는 세포내공생설을 기본가설로 세웠고, 과학자들은 이에 대한 입증자료를 찾기 시작하였는데, 시아노포라파라독사 (Cyanophora paradoxa : 남조류와 유사한 엽록체를 갖고 있는 원생생물)의 유전체에 대한 연구를 통해서 조류(藻類, algae, 미역, 다시마와 같은 해조류)와 식물의 광합성의 기원을 찾는 실마리를 찾았다.
☞ 시아노포라파라독사의 유전체는 약 7000만개의 염기쌍으로 구성되어 있는데, 이 유전체에 대한 분석에 의하면 현생의 대부분의 식물들은 보다 큰 숙주세포로 변이가 가능하도록 통합하는 유전자를 공유하고 있어 이러한 시아노포라파라독사가 시아노박테리아를 잡아먹는 현상이 발생했을 것으로 보고 있다. 또한 레지오넬라 (Legionella, 레지오넬라증과 같은 질병을 일으키는 생물종)와 같은 클라미디아와 유사한 세포는 길들여진 시아노박테리아 (플라스티드, plastids 또는 크롤로플라스트, chloroplasts로 알려져 있다)에서 먹이를 숙주세포로 전달할 수 있는 유전자를 가지고 있다.
☞ 과학자들은 회조류인 시아노포라파라독사의 게놈에서 남조류의 유전자를 찾아냈는데, 이는 진핵생물이 잡아먹은 남조류의 유전자가 광합성을 할 수 있는 엽록체와 미토콘드리아를 만들었다는 증거다. 즉, 내공생설을 입증할 수 있는 입증자료인 셈이다. 이 연구를 통해 남조류로부터 회조류, 녹조류, 홍조류 순으로 진화해온 사실을 밝혀냈다.
☞ 현재의 풍부한 광합성이 가능한 식물들, 키가 큰 삼나무부터 규조류까지 다양한 식물들은 긴 시간동안 모두 시아노박테리아를 섭취하던 미세한 조류에서 그 기원을 찾을 수 있으며 이 조류는 내부의 태양에서 오는 에너지를 이용하는 식물로 전환하게 된 것이다.
☞ 남조류가 나타난 후, 지금으로부터 약 24억년전즈음에는 남조세균이 발산하는 산소로 인하여 대산소발생사건(Great Oxygenation Event)이 일어났으며, 이로 인해 햇빛으로부터 산소를 생성하는 광합성이 생존의 필수요소가 되었고, 이를 할 수 없는 식물들은 도태되는 상황이 발생하게 되었다. 현재에는 산소로 인해 생물들이 생존하고 있지만, 그 당시에는 산소가 독가스 역할을 하게되는 생물들도 존재하여 모두 도태되는 상황이 발생한 것이다.
☞ 세포내공생설에 따르면 약 16억년전에 단세포 원생생물들이 이전까지 자유롭게 생존하던 광합성작용을 가진 남조류들을 몸속에 가둬두기 시작하면서 진핵생물로 진화하게 되었다고 본다. 즉, 서로 다른 원핵생물들이 다른 세포의 원형질 안에 살면서 공생 관계를 유지하는 것으로 이 과정에서 진핵생물이 형성되었다는 것이다. 그리고 이 생명들이 육상으로 진출하면서 이산화탄소로 덮여 있던 지구에 산소가 공급되게되고 생명체가 살 수 있는 환경이 만들어졌다는것이다.
☞ 이 대산소발생사건 시기에 기체 상태의 산소가 대기 중에 방출되어 대기의 조성이 변화하게 되었다. 증가된 산소가 태양의 자외선을 흡수하여 그 일부가 오존이 되고, 이 오존이 대기의 상층을 덮는 오존층이 되어 생물에게 유해한 태양의 강한 자외선을 방어해주게 되어, 수생생물들이 육상에 올라올 수 있는 환경을 만들어 주었다. 또한 대기 중의 암모니아와 메탄은 각기 산소와 반응하여 기체 상태의 질소와 이산화탄소로 바뀌었으므로 현재상태의 대기가 조성되었다.
☞ 화석으로 우리가 인식할 수 있는 가장 오래 된 생물은 모두 식물이며, 남아프리카 짐바브웨의 32억~35억년전 퇴적 암석속에서 지름 10~100μ의 원형물체가 발견되었는데, 남조류의 화석으로 추정되고 있다. 그리고 25억년전 석회암을 전자현미경으로 조사하였는데 길이 2~3μ의 세포집합체가 들어 있었다. 이것은 그 당시 석회질 조류나 세균들이 대량으로 생존하고 있었다는 증거이다. 미국 슈페리어호 부근의 약 20억년전 암석으로부터는 철세균·남조식물, 망간 및 철산화균이 검출되었고, 그 밖에 사상균도 발견되었다. 또, 남아프리카의 21억 년 전에 생긴 암석 속에서 황세균이 발견되어, 그 무렵에는 실모양의 다세포체가 있었다는 것이 밝혀졌다.
☞ 남조류를 비롯한 색소를 가진 다양한 단세포 광합성생물들은 바닷물의 깊이에 따라 홍조류, 갈조류, 녹조류 등으로 진화하여 대기 중에 더 많은 산소를 공급하는 역할을 한 것으로 추정되며, 캄브리아기 초기의 부드러운 몸을 가진 동물의 화석까지 남아있는 중국의 쳉지앙 화석군(약 5억 2500만년 전 생물군)에서도 다양한 조류의 화석이 발견된다.
조류와 같은 식물들은 화석화 될 가능성이 아주 희박하다는 점을 감안해 볼 때, 캄브리아기에 바다 속에는 다양한 조류들이 번성하고 있었고 선캄브리아대에 이미 다양한 조류가 진화해 온 것으로 추정할 수 있다.
☞ 이와 같은 색소를 가진 풍부한 조류식물들의 광합성 활동의 결과로 선캄브리아대말기(약 6억년 전)에는 산소가 대기의 약 10%에 이르게 되었는데, 현재의 대기중 산소비율인 21%수준의 절반밖에 못 미치는 수준이나, 산소가 거의 없었던 지구에는 큰 변화였고, 식물의 육상진출에 큰 영향을 미치게 되었다.