太陽光は深海の海底まで届かないが、熱水噴出孔や冷湧水域の周辺には、多くの生物が密集して生息している。彼らの究極のエネルギー源は太陽光ではなく化学エネルギーである。微生物は硫化水素やメタンなどの還元化合物を酸化し、放出されたエネルギーを利用して有機物を合成する。この過程は化学合成と呼ばれる。

これらの微生物は、地域の食物網の基盤を形成している。水中や堆積物中に自由に生息するものもあれば、管状虫、二枚貝、ムール貝などの体内で共生関係を築き、宿主に栄養を供給するものもある。1977年に化学合成生態系が発見されたことで、複雑な生命は光合成を必要としないことが実証され、地球上の居住可能範囲の既知の限界が拡大した。

化学合成は、酸素極小帯や深層堆積物など、他の暗い環境でも起こる。関与する代謝経路は多様であり、新たな生化学的知見が次々と得られている。宇宙生物学においては、化学合成システムは、太陽光が届かない惑星で生命がどのように存在し得るかを示すモデルとなる。

• 化学エネルギーを用いた有機物の生成
• 噴出口や湧水地の生態系にエネルギーを供給する
• 共生微生物が関与することが多い
• 地球の生物圏の既知の範囲を拡大する