As algas verde-azuladas, mais conhecidas como cianobactérias, são uma das formas de vida mais simples, comuns e de aparência mais precoce do planeta. Os fósseis criados por colônias de cianobactérias datam de 2,8 bilhões de anos, os primeiros fósseis conhecidos, existindo mais de 2 bilhões de anos antes da vida multicelular. Ao contrário de outras formas de “algas”, como as algas verde, vermelha e marrom, as algas verde-azuladas consistem em bactérias – e não em células eucarióticas. As células bacterianas são cerca de dez vezes menores que as células eucarióticas e carecem de núcleos e organelas complexas (órgãos celulares).
Quando as algas verde-azuladas apareceram pela primeira vez em cena cerca de 2,8 bilhões de anos atrás, desencadeou mudanças bioquímicas e atmosféricas que eventualmente tornaram possível a existência de vida complexa. Na época em que as algas verde-azuladas evoluíram, a atmosfera da Terra era composta principalmente de nitrogênio (como hoje), mas o outro gás, que representa cerca de 25%, era dióxido de carbono. As algas verde-azuladas foram as primeiras formas de vida capazes de fotossíntese oxigenada, que absorve dióxido de carbono e os raios solares para produzir energia, oxigênio e água.
Depois de trabalhar por cerca de 500 milhões de anos, as algas verde-azuladas transformaram o dióxido de carbono atmosférico em principalmente oxigênio. Isso disponibilizou muita energia livre para qualquer organismo subsequente, mas matou todas as bactérias anaeróbicas (que odeiam o ar) que já haviam dominado o planeta antes. Por causa da extinção maciça, esse evento é conhecido como catástrofe de oxigênio. As evidências deste evento são deixadas para trás na forma de formações de ferro com faixas, rochas constituídas por faixas de compostos de ferro oxidado alternando com minerais pobres em ferro, como o xisto. Esses compostos de ferro se formavam quando as cianobactérias prendiam o ferro em compostos que então afundavam no fundo do mar.
As cianobactérias são encontradas principalmente nos oceanos, onde são os principais produtores e são comidas por muitos outros organismos. O tom azul esverdeado que eles dão à água é a fonte de seu nome, algas verde-azuladas. A cor verde vem da clorofila em suas células. Nos oceanos, onde há amplo nitrogênio disponível na água do mar e dióxido de carbono disponível na atmosfera, o principal fator limitante em seu crescimento é o ferro. Alguns cientistas começaram a experimentar fertilizar os oceanos com ferro para aumentar seu crescimento, o que pode seqüestrar o dióxido de carbono da atmosfera e conter o aquecimento global.
As cianobactérias também são conhecidas por sua capacidade de fixar nitrogênio – ou convertê-lo da forma de gás em forma sólida – outra característica essencial de qualquer ecossistema. Todos os organismos precisam de fontes fixas de nitrogênio para sobreviver. Outros organismos convertem compostos fixados de nitrogênio em proteínas e ácidos nucleicos.