自然界中存在某些微生物，它们能以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质，并通过氧化外界无机物获得生长所需要的能量，这一过程就称为化能合成作用。在系统学上，化能合成作用比光合作用更高级。这些微生物的化能合成作用，对维持地球上物质循环的平衡以及对净化环境具有重要作用。