1970’lerin sonlarına kadar doğadaki üretici canlıların sadece ışığı kullanarak besin üreten fotosentetik canlılar olduğu biliniyordu. Ancak geliştirilen insansız araçlar sayesinde 1977 yılında Galapagos adaları yakınındaki okyanusun hiç ışık almayan derinliklerinde bulunan hidrotermal bacaların etrafında yeni canlılar keşfedildi. Bu yaşam ortamındaki besin piramidinin üretici canlılarının kemosentetik bakteriler olduğu anlaşıldı. Bu üretici canlılar ışık kullanmadan organik madde sentezleyerek hem kendi besinlerini üretiyor hem de diğer canlılara besin sağlıyordu. İşte bu bölümde klorofile sahipolmayan bazı ototrof canlıların organik madde sentezini nasıl gerçekleştirdiğini ve kemosentezin madde döngüsüne katkısını öğreneceğiz.
Hidrotermal bacaların etrafındaki bakteriler, hidrotermal bacalardan çıkan hidrojen sülfürün oksidasyonu ile elde ettikleri kimyasal enerjiyi besin yapımında kullanmaktadır. Elektronların bir atomdan ya damolekülden ayrılmasını sağlayan kimyasal tepkimelere oksidasyon denir. Bu bakteriler güneş enerjisiyerine inorganik maddelerin oksidasyonu sonucu açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanarak organik besin maddelerini sentezlemektedir ve bu olaya da kemosentez denilmektedir.
Kemosentez olayı sadece prokaryot hücre yapısına sahip olan bazı bakteri ve arkebakterilerde gerçekleşir. Azot, kükürt, demir, hidrojen bakterileri ve bazı arkebakterileri besinlerini kemosentezle üretir. Besinlerini kemosentezle üreten bu canlılara kemoototrof canlılar denir.
Bazı kemoototrofların karbondioksidi organik bileşiğin yapısına katma yolu fotosentez yapan canlıların kullandığı metabolik yolla aynıyken bazıları ise farklı metabolik tepkimeler gerçekleştirir. Kemoototrof canlılar Güneş ışığı kullanmadıkları için klorofil pigmenti içermez. Fotoototroflardan farklı olarakhem gündüz hem de gece besin üretebilir. Kemosentez sırasında inorganik madde oksidasyonu için kullanılan inorganik madde kaynağı kemosentezi gerçekleştiren canlının türüne göre farklı olabilir. Demir (Fe+2), nitrit (NO–2), nitrat (NO–3), hidrojen gazı (H₂), hidrojen sülfür (H₂S) ve kükürt (S₂) kemoototrof canlıların oksitlemede kullandığı başlıca inorganik maddelerdir.
Nitrit ve nitratı kemosentezde kullanan bakteriler doğadaki madde döngüsünde çok önemli bir role sahiptir. Bitki ve hayvanların ölü dokuları toprağa karıştığında ayrıştırıcı mikroorganizmalar onların üzerinde hızla üreyerek yapılarındaki azotlu organik maddeleri, inorganik maddelerden amonyağa (NH3) dönüştürür. Ancak amonyaktaki azot, bitkiler tarafından doğrudan kullanılamaz. Bitkiler azotu topraktan kökleriyle nitrat (NO_3) ve amonyum (NH+4) şeklinde alır. Ayrıştırıcı mikroorganizmalar tarafından üretilen NH3ın bir kısmı topraktan H+alıp amonyum (NH4) formuna dönüşerek bitkiler tarafından alınırken birkısım amonyak (NH3) ise kemoototrof bakteriler olan nitrosomonas ve nitrobacter tarafından bitkilerin kullanabileceği azot tuzlarına dönüşür.
