Hvad er energikilden til kemosyntese?

Alle levende ting kræver en måde at producere energi for at drive det metaboliske, syntetiske og reproduktive maskineri inde i deres celler. I sidste ende bruger hver levende ting molekylet ATP (adenosintrifosfat) til dette formål.

For at få energi fra molekyler skal disse molekyler, kaldet næringsstoffer, være lette at finde og enkle at nedbryde. Glukose passer til denne beskrivelse for det meste liv på jorden. Nogle organismer får glukose ved at fordøje det, de spiser; andre er nødt til at lave det eller fremstille andre kulhydrater.

Langt under havets overflade, hvor presset er ekstremt og næringsstoffer knappe, er visse samfund af organismer i stand til ikke kun at overleve, men trives. Ikke ved et uheld, faktisk gør de det, mens de klynger sig rundt hydrotermiskventilationsåbninger, åbninger i havbunden, der udsender ekstrem varme og kemikalier, som mange arter ikke tåler (som miniaturevulkaner). Disse kemosyntetiske organismer repræsenterer både en nysgerrighed og en triumf for evolution med hensyn til hvordan de laver mad.

Organismer kan klassificeres som prokaryoter, hvis celler mangler membranbundne organeller og reproducerer aseksuelt, eller eukaryoter, hvis celler har deres DNA indkapslet i kerner og har en række membranbundne organeller i cytoplasmaet. Blandt disse membranbundne organeller er mitokondrier og i planter kloroplaster.

Mitokondrier tillader alle eukaryoter at nedbryde glukosen aerobt til kuldioxid, vand og energi; kloroplaster tillader planter at opbygge glukose fra kuldioxid, da de ikke kan indtage det.

Kemosyntese er afledningen af ​​kulstof fra kuldioxid plus energi fra andre stoffer, beskrevet nedenfor. Kemosyntese er således tæt knyttet til fotosyntese. Faktisk udgør kemosyntetiske organismer og fotosyntetiske organismer autotrofer, eller klassen af ​​levende ting, der fremstiller, snarere end indtager, deres egen mad. Disse kan være enten prokaryoter eller eukaryoter, som du vil se.

Autotrofer er organismer, der kan producere eller syntetisere deres egen mad, så længe en kilde til kulstof og en energikilde er til stede. Denne minimale kilde til kulstof er normalt i form af kuldioxid (CO₂), et molekyle, der stort set er overalt på og over planeten.

Mennesker og andre dyr udskiller det som affald. Planter og andre autotrofer bruger det som brændstof og opretholder en af ​​naturens mere storslåede og endelige biokemiske cyklusser.

Planter er den mest velkendte type autotrof, men forskellige andre prikker den globale biosfære, ofte langt fra menneskelige øjne. Alger, fytoplankton og visse bakterier er autotrofer. Især er de bakterier, der kan overleve dybt i havet, af særlig interesse på grund af deres kemosyntetiske stofskifte.

Kemosyntese er en proces, hvorved energi stammer fra den mikrobielle formidling af visse kemiske reaktioner. Energikilden til kemosyntese er energi frigjort fra en kemisk reaktion (oxidation af et uorganisk stof) snarere end energi høstet fra sollys eller andet lys.

Kulkilden forbliver CO₂og ilt (som O₂) skal være til stede for at virke på det uorganiske molekyle, men det uorganiske molekyle kan være hydrogengas (H₂hydrogensulfid (H₂S) eller ammoniak (NH₃afhængigt af det pågældende miljø. Uanset hvilket kulhydrat der dannes til cellens anvendelse, har formen (CH₂O)_N, da dette er tilfældet med alle kulhydrater pr. definition.

En kemosyntese ligning viser omdannelsen af ​​kuldioxid til kulhydrat, da hydrogensulfid oxideres til vand og svovl:

CO₂+ O₂ + 4 H₂S → CH₂O + 4 S + 3 H₂O

Nogle organismer kan overleve i nærheden af ​​havbundens åbninger, fordi disse udsender vand med en temperatur på omkring 5 til 100 ° C (41 til 212 ° F). Dette er ikke netop varmt og indbydende, men inkonsekvent og undertiden voldsom varme er bedre end slet ingen varme, hvis du har det rigtige enzymatiske udstyr.

Nogle "bakterier" i disse såkaldte hydrotermiske udluftningssamfund er faktisk Archaea, prokaryote organismer tæt beslægtet med bakterier (og tidligere kaldet archaebacteria). Et eksempel er Methanopyrus kandleri, som tolererer meget salte og meget varme omgivelser med usædvanlig lethed. Denne art får energi fra brintgas og frigiver metan (CH₄).