所謂的光合作用，是指植物和藻類利用自身的葉綠素將可見光轉化為能量（包括光反應和暗反應）驅動二氧化碳和水轉化為有機物並釋放氧氣的過程。光合作用是生物界賴以生存的生化反應過程，也是地球碳氧循環的重要媒介。陸地植物利用葉綠素進行光合作用，並將光能轉化成推動自身新陳代謝的能量。
最重要的一點，山姆教授認為光合作用要有光。但是，在沒有光的地方，或光線特別弱的地方，會不會有光合作用呢？還有，我們知道能進行光合作用的一般是植物，那麼，微生物呢？我們已經知道，海洋裏除了藻類還有許多其他生物，那麼它們是否具有同陸上植物相同的光合作用呢？
美國國家科學院的科學家認為，有些光合細菌也許能在沒有太陽光的環境下生長，它們利用的是來自熱流的熱輻射作為能量來源。科學家發現了存在於在離海麵1600多米的深海火山熱泉處的一種特殊的光合綠硫菌，它們能在沒有太陽光的地方進行光合作用。
這真是令山姆教授驚訝不已！
海底火山熱泉，常常被稱為“黑煙囪”，在那裏存在著複雜的生態環境，主要的能量來源於溶解在地熱水中的化學物質。在噴口處的化能營養型細菌可以通過分解比如像硫化氫等無機物質獲得能量，而這些細菌產生的有機物則可以為其它微生物和無脊椎動物提供養料。
科學家還發現一個專門用於曬鹽的池塘水呈現紅色。根據研究人員的解釋，這些水之所以呈紅色是因為裏麵有一些專門生存在極端環境中的無害海洋微生物——一種喜鹽細菌。根據基因研究的結果，科學家們在菌體中第一次發現了細菌視紫質。
視紫質通常存在於人體的視覺細胞中，是一種感光體，其作用是接收外界光線並通過複雜的生理生化反應將光能轉化成為神經信號，而海洋微生物中的這種細菌視紫質則能夠將光線轉化成移動電子，成為推動菌體新陳代謝的能量，這也就形成了海洋微生物體內特有的光合作用機製。
這一發現明確地解答了我們開篇“海洋微生物是否有著同陸上植物相同的光合作用”的問題。同時也解答了過去海洋生態係統研究中一直存在的一個疑問——為什麼海洋中的眾多微生物似乎在沒有什麼食物來源的情況下能夠長期生存繁衍下去。這也提示人們將來利用海洋微生物視紫質光合作用產生能量的原理，人類可以製造出生物太陽能電池。
山姆教授不得不說，這是一個一舉三得的發現。