自养菌(prototroph) 是指能以简单的无机碳水化合物(如二氧化碳、碳酸盐)作为碳源，以无机的氮、氨、或硝酸盐作为氮源，合成菌体所需的复杂有机物质的细菌。此类细菌所需能量可来自无机化合物的氧化，亦可通过光合作用而获得能量。

这类微生物能氧化某种无机物并利用所产生的化学能还原二氧化碳和生成有机碳化合物。自然界中化能自养菌种类不多，并且氧化无机物的专性很强，例如硝化杆菌只能氧化亚硝酸盐。化能自养菌在土壤中有相当数量，对物质转化有一定作用。其能源为还原态的无机物，如铵盐、亚硝酸、硫、硫化氢、氢和亚铁化合物等；碳源为二氧化碳或碳酸盐。例如亚硝酸细菌、硝化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。

凡以有机物为碳源、能源和供氢体的微生物称为化能有机营养型微生物，也称化能异养型微生物。该类型包括的微生物种类最多，作用也最强。已知的绝大多数细菌、放线菌、全部真菌和原生动物均属于此类型。化能异养菌的具体营养要求随种类而异。不同类群对碳源、氮源、矿质元素及生长素的需求表现出极大的差异。

自养型生物以无机碳（CO2）为碳源，异养型以有机碳为碳源。

一种有呼吸链的细菌能够利用氢，将氢原子活化，形成NADH2，进入呼吸链，产生ATP。这是生命的很大的进步。因为，早先生物利用有机物质产生NADH2，现在是利用无机物质产生NADH2。这种细菌一开始利用氢是为了获得ATP。

生命运动 ← ATP ← 呼吸链 ← NADH2 ← 氢

这种细菌利用氢形成NADH2，进入呼吸链产生ATP，比无氧呼吸产生的ATP多的多。具有很大优越性。由于能够产生很多ATP，这就给生物从无机物制造有机物提供了前提。于是这种细菌就进化为氢细菌，一种能够利用无机物制造有机物的细菌，化能自养细菌。

生命运←ATP← 呼吸链 ← NADH2 ← 氢各种有机物质 ← 有机物质（碳水化合物） ← 无机物质

天然矿泉水不适合采取任何种类的杀菌处理，经过装瓶后它们经常在储存几个月后才被销售出去。因此，考虑到人体的健康因素，了解水中病原菌和指示菌的存活能力尤为重要。许多早期有关水中细菌存活率的文献都指出“自灭”和“消减”可作为海水或淡水中来源于粪便的细菌变化的惟一指标，这主要归功于海水的杀菌特性和淡水的自我纯化能力。稀释、光照温度以及诸如寄生、拮抗、捕食这样的生物参数可能是影响病原菌和指示菌的重要因素。“自灭”和“消减”这样的术语被用来描述细菌污染程度的改变是不合适的。海水或淡水可复生的细菌数量的急剧降低不但是细胞真正死亡的结果，也就是说细菌变得不能生存，而且还是对不利环境的生理适应以及同物理、化学、生物过程的复杂作用的结果。细菌污染程度的改变可以被描述为其生存能力以及培养持续性、再生能力的减弱。在某特定的生长环境下，比如营养不足，细菌可能会进入一种生存但不生长的状态(VBNC)。在这个状态下，细菌在正常物质中不生长，但保留其活体的某些特点，比如呼吸和酶反应。有人认为，VBNC状态代表一种为了存活而采取的策略，并且许多种细菌(包括病原菌和指示菌)，都已被证明在实验室可以进入VBNC状态。

通过在水面获得的有关细胞存活率的数据不可能完全推断出瓶装水中的细菌存活率。例如,考虑到许多特殊的因素，比如钻洞的冲击力、装瓶的压力、部分细菌与固体表面接触，异养菌的数量在装瓶后几天可达到很高的水平。