Το ηλιακό φως δεν φτάνει ποτέ στον βαθύ πυθμένα της θάλασσας, ωστόσο πυκνές κοινότητες ζώων ευδοκιμούν γύρω από υδροθερμικές οπές και ψυχρές εκβολές. Η τελική πηγή ενέργειάς τους είναι η χημική και όχι η ηλιακή. Τα μικρόβια οξειδώνουν αναγμένες ενώσεις όπως το υδρόθειο ή το μεθάνιο και χρησιμοποιούν την απελευθερούμενη ενέργεια για να συνθέσουν οργανική ύλη—μια διαδικασία που ονομάζεται χημειοσύνθεση.

Αυτά τα μικρόβια αποτελούν τη βάση των τοπικών τροφικών ιστών. Μερικά ζουν ελεύθερα στο νερό ή στα ιζήματα. Άλλα σχηματίζουν συμβιωτικές συνεργασίες μέσα σε σωληνοσκώληκες, αχιβάδες ή μύδια, παρέχοντας στους ξενιστές τους θρεπτικά συστατικά. Η ανακάλυψη των χημειοσυνθετικών οικοσυστημάτων το 1977 απέδειξε ότι η σύνθετη ζωή δεν απαιτεί φωτοσύνθεση και επέκτεινε τα γνωστά όρια κατοικησιμότητας στη Γη.

Η χημειοσύνθεση λαμβάνει χώρα και σε άλλα σκοτεινά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων των ζωνών ελάχιστου οξυγόνου και των βαθιών υποεπιφανειακών ιζημάτων. Οι μεταβολικές οδοί που εμπλέκονται είναι ποικίλες και συνεχίζουν να παρέχουν νέες βιοχημικές γνώσεις. Για την αστροβιολογία, τα χημειοσυνθετικά συστήματα παρέχουν μοντέλα για το πώς θα μπορούσε να υπάρχει ζωή σε κόσμους όπου το ηλιακό φως δεν είναι διαθέσιμο.

• Παραγωγή οργανικής ύλης με χρήση χημικής ενέργειας
• Τροφοδοτεί τα οικοσυστήματα σε αεραγωγούς και διαρροές
• Συχνά περιλαμβάνει συμβιωτικούς μικροοργανισμούς
• Επεκτείνει το γνωστό εύρος της βιόσφαιρας της Γης