地球上的生命大多依赖于太阳，光合作用是获取太阳能量的重要途径。人们普遍认为，动物不只靠太阳产生身体所需的全部能量，还需吃植物或其他动物。不过，有些动物却在进化中另辟蹊径，让自己获得了晒晒太阳就可维持生命的神奇能力。
在光照条件下，植物、藻类和某些细菌利用叶绿素将水、二氧化碳转化为有机物，该过程被称为光合作用。光合作用是在叶绿体中进行的，而叶绿体是植物祖先在大约10亿～20亿年前吸收蓝藻细菌的产物。人们曾普遍认为，动物本身不能进行光合作用，但随着对绿叶海蛞蝓（kuò yú，Elysia chlorotica）的深入研究，人们发现一些动物可通过吞食藻类进而“窃取”叶绿素。
（左图）绿叶海蛞蝓正在进食藻类。消化憩室呈密集的管状形态分布。消化憩室的小管，每个小管含有动物细胞器和藻类质体单细胞（右上）。“绿叶”表皮的放大图像，显示出密集的质体，这些质体提供叶绿素，使海蛞蝓呈亮绿色（右下）。
绿叶海蛞蝓生活在美国大西洋沿岸和加拿大的新斯科舍省（Nova Scotia）北部盐沼或潮汐沼泽中，体型娇小，长约1～3厘米，通体翠绿，看上去像一片美丽的叶子。这种真核生物拥有可爱的触角，有的前部看起来像蜗牛，被亲切地唤作海天牛；有的似绵羊头，被称作叶羊。从卵孵化而成的绿叶海蛞蝓幼虫成半透明或白色，会自由游动，啃食不同藻类，但发育成熟后，独爱同样生活在北美东部海岸的滨海无隔藻。在消化过程中，绿叶海蛞蝓能从自己吞食的藻类中获取叶绿体，并将其储存在肠道细胞内，该过程被称为盗食质体（Kleptoplasty）。而随着叶绿体的不断增加，其扁平身体被染成绿色。
在盐沼、潮汐沼泽和浅溪中生活的绿叶海天牛，身长1～3厘米，浑身散布着红色或白色斑点，形态与绿叶相似，可作为对抗捕食者的伪装，以提高生存机会。
叶羊（Costasiella kuroshimae）与海天牛同为可进行光合作用的藻类海蛞蝓，背部有一层薄薄的皮壳，因外形与绵羊相似，得名叶羊。于1993年在日本黑岛海岸附近被首次发现。目前，在菲律宾和印度尼西亚附近海域也有发现。它们身长大约在5～10毫米之间。
2007年，南佛罗里达大学和马里兰大学的生物学家西德尼·皮尔斯（Sidney K. Pierce）和他的团队利用放射性示踪剂观察绿叶海蛞蝓时发现，其用牙齿刺穿藻类进食时，除叶绿体外，同时还会摄入藻类基因，并与自身基因结合，产生能使其维持叶绿体工作的蛋白质。也就是说，绿叶海蛞蝓的生殖细胞中存在维持叶绿体运转的基因，进而将其遗传给下一代。它们只要吃足够多的叶绿体就能开始光合作用——一只成年绿叶海蛞蝓体内的叶绿体数量饱和后，可10个月不进食，完全依赖光合作用存活。在自然界中，像这样在两个不同物种间进行功能性基因转移的现象是极为罕见的。不过，也有观点认为是绿叶海蛞蝓体内的一种病毒将藻类的DNA运送至其细胞中。
绿叶海蛞蝓能够维持叶绿体正常运转且不受外源基因损害的能力，将有望应用于免疫、基因治疗等领域的深入研究。若能探察绿叶海蛞蝓是如何利用藻类基因的，那么未来科学家们或许可从其他生物体内获取基因，用于治疗某些人类疾病。
动物从细菌或藻类的光合作用中获得氧气，而细菌或藻类吸取动物代谢产物作为光合作用原料。这种动植物互利合作的模式是内共生关系，植物多居住在动物体内，但仍可保持其细胞的独立与完整。海绵（Sponge）与绿藻（Green algae）、珊瑚（Coral）与虫黄藻（Zooxanthellae）是两对互利共生关系的典范。海绵是一种原始多细胞动物，大多固着在岩石、贝壳或珊瑚上，又称多孔动物，只有皮层和胃层两层细胞，中间是中胶层，分布着变形细胞、骨针和海绵丝。绿藻生活在海绵的中胶层内，吸收海绵的代谢产物，如二氧化碳等，并为其提供氧气，而海绵为绿藻提供保护。通常来说，海绵和绿藻发生共生关系多数位于食物较为匮乏的水域。研究表明，某些海绵从寄宿者那里获得的供给能量占总能量的48%～80%。海绵的形状和构造适合水流通过，水在中央空腔位置沉积营养物质。骨骼和骨针是碳酸钙或二氧化硅。海绵是多孔动物，有不同颜色、形状和大小，是珊瑚礁生态系统的一员。某些海绵化石可追溯至大约6亿年前的前寒武纪时期。常在加勒比海潜水的人对巨型桶状海绵一定不陌生，它的外壳上生存着能产生光合作用的共生生物。当它们失去体内的寄生者，便会产生与珊瑚白化类似的演化过程，亦称漂白。对于某些海绵而言，周期性漂白是一种正常生理现象。这些海绵体内寄生着不止一种生物，其中包括并不进行光合作用的真菌和细菌以及进行光合作用的藻类。一些海绵拥有硅质骨骼，并且至少已知有一种海绵拥有类似光纤的骨骼系统，它可将光线传导给位于身体深处接触不到阳光的细胞中。生活在加勒比海及邻近海域珊瑚礁上的巨型桶状海绵，直径至少1.8米，是世界上最大的海绵物种之一。它似碗状的身体为许多无脊椎动物和鱼类提供栖息地。提起珊瑚，人们可能立刻会浮现出热带海底世界斑斓多姿的景象，这多亏了造礁珊瑚（Hermatypic coral）。它们不断分泌钙质骨骼形成珊瑚礁，为其他海洋生物提供栖息和觅食场所，从而构成海洋生态系统的多样性。珊瑚是刺胞动物中的一个类群，亦只有皮层和胃层，两层之间是中胶层。它们的身体呈筒状，下端固定，另一端是有触手的口，大致可分为造礁珊瑚和非造礁珊瑚，其中造礁珊瑚需要不断地繁殖，以分泌出石灰质的外骨骼，但仅靠捕食浅水区域的浮游生物无法满足生长所需。20世纪40年代，海洋生物学家在珊瑚虫胚层中观察到大量黄褐色的虫黄藻，由此解开珊瑚迅速生长的秘密。生长在海底的灰褐色造礁珊瑚不断繁殖钙质骨骼形成珊瑚礁，为其他海洋生物提供栖息和觅食场所，造就了海洋生态系统的多样性。虫黄藻是一种光合囊泡藻，对珊瑚来说意义非同一般。虫黄藻形似褐色小球，多生活于珊瑚内层，不仅给珊瑚提供所需氧气和能量，还帮助其形成石灰质骨骼。当水温、盐度、光照适宜时，虫黄藻便会吸收珊瑚产生的二氧化碳和代谢物，卖力地制造氧气，有时甚至可满足珊瑚生长、繁殖所需能量的90%。但是当生活环境恶化时，虫黄藻就转而依赖珊瑚，而巨大的生存压力迫使珊瑚将虫黄藻“扫地出门”。当大量共生藻类被排出后，珊瑚便露出白色的钙质骨骼，即珊瑚白化。排出共生藻可增加珊瑚在短期生存压力下的存活指数。渡过难关后，珊瑚又可重新正常吸收共生藻。但如果艰难的生活环境一直持续下去，将导致珊瑚最终死亡。因此，珊瑚是监测海洋环境变化的重要风向标之一。当海洋环境恶化时，生存压力迫使珊瑚将虫黄藻“扫地出门”。大量共生藻类被排出后，珊瑚便露出白色的钙质骨骼，即珊瑚白化。长期以来，科学家们认为仅有植物、藻类、细菌和部分无脊椎动物能够利用光合作用，但是随着研究的深入，他们首次发现了一种依靠光合作用的神奇脊椎动物——斑点钝口螈（Ambystoma maculatum，又称黄点钝口螈）。这是一种在美国东部和加拿大较为常见的斑点蝾螈，还是美国俄亥俄州和南卡罗来纳州的象征物种，活动范围从加拿大新斯科舍省到苏必利尔湖，再到美国的佐治亚州南部和得克萨斯州。目前，科学家已发现其胚胎中存在共生藻类。常见于美国东部和加拿大的斑点钝口螈。它们身长约15～25厘米，是穴居动物，除雨后、觅食和繁殖外，很少出现在穴外。当它们受到威胁时会自切尾巴以自保。斑点钝口螈卵上的果冻状涂层可防止卵变干，但会抑制对胚胎发育至关重要的氧气。斑点钝口螈的卵可与寄生在其体细胞或生殖细胞内的一种单细胞绿藻Oophila amblystomatis共生，氧气由此种绿藻通过光合作用提供。此前人们认为斑点钝口螈与藻类是在体外交换能量，然而科学家赖安·克奈伊（Ryan Kerney）却在研究胚胎时发现，斑点钝口螈胚胎细胞内存在一种亮绿色物质，他认为这种物质是存在于细胞内的叶绿素。研究还发现，这些寄居在斑点钝口螈胚胎中的绿藻，逐渐改变了自己的能量代谢方式，以适应全新环境。所有已知的脊椎动物都有完善的免疫系统，能够抵抗进入细胞内的外来非己生物质，但斑点钝口螈细胞内的藻类显然是绕开了这种内在的生物防御机制。这个发现让科学家重新思考之前关于生物体之间共生关系的认识。在广阔无垠的大海中，还生活着逐光而行的最大双壳纲动物——大砗磲（chē qú，Giant clams）。其直径可达1.8米，重达200多公斤，野外平均寿命超过100年，生活在印度洋和太平洋温暖水域的珊瑚礁中。大砗磲外套膜的边缘充满了共生的虫黄藻，外套膜上还有许多苍白或清晰的斑点，被称为“窗户”，这些“窗户”允许阳光通过并进行光合作用。白天，大砗磲打开它的壳伸展外套膜组织，以便藻类获得进行光合作用所需的阳光。外套膜边缘本身覆盖着上百个直径约0.5毫米的眼斑，每个眼斑都由一个小空腔组成，空腔包含一个类似瞳孔的孔和一个由多个感光器组成的底膜。幼年体的大砗磲还没有共生藻类，因此完全依赖浮游生物生存。在进食过程中，幼体捕获自由漂浮的虫黄藻，并将其吸收利用。在贝壳长到4厘米以上时，大砗磲便可完全依靠光合作用生存，不再需要进食浮游藻类。大砗磲是濒危物种。白天打开褶皱壳的大砗磲以便虫黄藻吸收阳光。在受到外界威胁时，便会闭合外壳。纵观世界范围内的水体，还有许多不同类的光合动物，如水母、海葵、扁形虫等。
帆水母（Velella velella）是一种水螅纲银币水母科帆水母属的浮游生物，通常漂浮在海面，整体呈蓝紫色，最显著的特征就是浮囊上的“三角风帆”，这也是它名称的由来。帆水母通常生活在各大洋的温暖海域，因此也被视为暖流的指示物种。它们与虫黄藻等藻类共生，为其提供居所、保护和氨氮养料的同时，也可得到光合作用的滋养。帆水母是浮游水螅纲动物，它还有个名字叫顺风水手（ By-the-Wind Sailor），大多生活在公海表面且长度不足7厘米。透明色的“帆”用来捕捉风，并将它们从浅滩推到海面上。研究发现，部分海葵也可进行光合作用。在大西洋东海岸和地中海分布着种类繁多的蛇锁海葵（Anemonia viridis），它们属于腔肠动物门珊瑚虫纲，触手中住着共生藻类，随着光线变化和共生藻的不同而改变颜色。大多数时候，蛇锁海葵呈现出蓝绿色，触手端呈紫红色，整条触手能达数厘米长。因共生藻类的缘故，它们喜欢在光线充足的浅海底生活。许多蛇锁海葵依靠虫黄藻获取太阳能，但有时也能同时容纳虫黄藻和虫绿藻两种共生藻。极具攻击性的华丽爱氏海葵（Edwardsia elegans）是北美洲太平洋沿岸常见的海葵品种，其体内就含有并不常见的虫绿藻。蛇锁海葵触手通常呈绿色，尖端为紫色，是因珊瑚、海葵和珊瑚中的绿色荧光蛋白所致。当海葵中的共生虫黄藻数量减少时，颜色呈现暗灰色。覆盖在白色泡囊珊瑚上的棕褐色阿克尔扁形虫（Acoela），在传统分类中归于涡虫纲，但现代生物学将其归于单独的门类——内肛动物门。它们身体扁平，长2～15毫米，无内脏，也没有循环、消化和呼吸系统，完全依靠多核体形成的液泡来包裹和消化食物，也没有大脑和神经节，只在上表皮下长着简单的神经网。感觉器官为平衡囊，用来帮助适应地心引力。此外，它们身体的一端长着两个黑色小点，是非常原始的眼睛，只能感知光线。扁形虫生活在沙粒中，像浮游生物一样在海水中游动，或在海藻上爬动。体形较大的扁形虫多生活在英国和法国的海滨，常被误认为是一种藻类。阿克尔扁形虫的棕褐色来自体内共生的虫黄藻，亦是利用虫黄藻来进行光合作用的动物。阿克尔扁形虫附着在珊瑚白色囊泡上，它们长度通常在2毫米以下，形态为双边对称。“acoel”源于古希腊语单词，意为“空腔”，指无腔动物充满液体的体腔。在乡村的小河或池塘中，还有一种常见的光合动物——绿水螅（H. viridis）。它们的身体呈绿色，是因体内生活着绿色单细胞藻类，这种小球藻无法独立在自然界中生存，它们已完全适应寄生生活，甚至繁殖的分裂周期也和寄主细胞的分裂周期完全一致。当水螅进行有性生殖时，这些藻类则通过卵传递给下一代的水螅。绿水螅常见于温带静止或缓慢流动的淡水中，通体绿色是由于生活在其体内的共生绿藻所致。它们身长约10毫米，含有刺丝囊或刺细胞的触手长度约为其身长的一半，以小型甲壳类动物、昆虫和环节动物为食，分泌的黏液能令其附着在外部基底上。太阳为地球带来了光明，也带来了能量。对动物而言，采用光合方式生活极易受到紫外线的伤害，对陆生动物尤其如此，因此大多数光合动物都是水生动物。同时，要维持“光合”机制，动物们不得不在身体结构上做出妥协以便同时进行光合作用和进食，如某些“光合”海葵同时拥有长短两种触须，长的用于晚上捕食，短的则用于吸取阳光。神奇的光合动物还在不断被人类发现，希望今后在科学的海洋中能继续探寻其生命的无穷奥秘。
