Kõik elusolendid vajavad viisi energia tootmiseks, et rakkude sees toimida ainevahetus-, sünteetiline ja reproduktiivne masinavärk. Lõppkokkuvõttes kasutab iga elusolend molekuli ATP (adenosiinitrifosfaat) sel eesmärgil.
Omakorda, et molekulidest energiat saada, peavad need molekulid, mida nimetatakse toitaineteks, olema hõlpsasti leitavad ja lagundatavad. Glükoos sobib selle kirjeldusega enamiku elu Maa peal. Mõned organismid saavad glükoosi seedides seda, mida nad söövad; teised peavad seda valmistama või tegema muid süsivesikuid.
Kaugel ookeani pinnal, kus surve on äärmiselt suur ja toitaineid napib, suudavad teatud organismide kooslused mitte ainult ellu jääda, vaid ka areneda. Mitte juhuslikult, tegelikult teevad nad seda ringi rühmitades hüdrotermilinetuulutusavad, avad merepõhjas, mis eraldavad äärmist kuumust ja kemikaale, mida paljud liigid ei talu (näiteks miniatuursed vulkaanid). Need kemosünteetilised organismid esindavad nii uudishimu kui ka evolutsiooni võidukäiku toidu valmistamise osas.
Kuidas organismid toitu saavad
Organisme võib liigitada järgmiselt: prokarüootid, - mille rakkudel puuduvad membraaniga seotud organellid ja paljunevad mittesuguliselt või eukarüootid, mille rakkude DNA on suletud tuumadesse ja millel on tsütoplasmas hulk membraaniga seotud organelle. Nende membraaniga seotud organellide hulgas on mitokondrid ja taimedes kloroplastid.
Mitokondrid võimaldavad kõigil eukarüootidel lagundada glükoos aeroobselt süsinikdioksiidiks, veeks ja energiaks; kloroplastid võimaldavad taimedel ehitada süsinikdioksiidist glükoosi, kuna nad ei saa seda alla neelata.
Kemosüntees on süsiniku tuletamine süsinikdioksiidist pluss energia teistest allpool kirjeldatud ainetest. Kemosüntees on seega tihedalt seotud fotosünteesiga. Tegelikult koos moodustavad kemosünteetilised organismid ja fotosünteetilised organismid autotroofidvõi elusolendite klass, kes valmistab oma toitu, mitte ei söö seda ise. Need võivad olla nii prokarüootid kui ka eukarüoodid, nagu näete.
Mis on autotroofid?
Autotroofid on organismid, kes suudavad ise toitu toota või sünteesida, kui süsiniku- ja energiaallikas on olemas. See minimaalne süsinikuallikas on tavaliselt vormis süsinikdioksiid (CO2), molekul, mis on praktiliselt kõikjal planeedil ja selle kohal.
Inimesed ja teised loomad eritavad seda jäätmetena. Taimed ja muud autotroofid kasutavad seda kütusena, säilitades looduse ühe suurejoonelisema ja lõplikuma biokeemilise tsükli.
Taimed on kõige tavalisem autotroofide tüüp, kuid paljud teised tähistavad globaalset biosfääri, sageli kaugel inimeste silmadest. Vetikad, fütoplankton ja teatud bakterid on autotroofid. Eriti huvitavad bakterid, mis suudavad ellu jääda sügaval meres, nende kemosünteetilise ainevahetuse tõttu.
Kemosüntees: määratlus
Kemosüntees on protsess, mille käigus energia saadakse teatud keemiliste reaktsioonide mikroobse vahenduse kaudu. Kemosünteesi energiaallikas on pigem keemilisest reaktsioonist (anorgaanilise aine oksüdatsioonist) vabanev energia kui päikesevalgusest või muust valgusest kogutud energia.
Süsinikuallikaks jääb CO2ja hapnik (nagu O2) peab olema anorgaanilise molekuli toimimiseks, kuid see anorgaaniline molekul võib olla gaasiline vesinik (H2), vesiniksulfiid (H2S) või ammoniaak (NH3), sõltuvalt kõnealusest keskkonnast. Ükskõik milline raku kasutamiseks moodustatud süsivesik on vormis (CH2O)N, kuna see kehtib definitsiooni järgi kõigi süsivesikute kohta.
Üks kemosünteesi võrrand kujutab süsinikdioksiidi muundumist süsivesikuks, kuna vesiniksulfiid oksüdeerub veeks ja väävliks:
CO2+ O2 + 4 H2S → CH2O + 4S + 3H2O
Kemosünteetilised bakterid ja näited elust
Mõned organismid võivad merepõhja ventilatsiooniavade läheduses ellu jääda, kuna need eraldavad vett temperatuuriga umbes 5 kuni 100 ° C (41 kuni 212 ° F). See pole just soe ja tervitatav, kuid ebaühtlane ja mõnikord vägivaldne kuumus on parem kui üldse mitte, kui teil on õiged ensümaatilised seadmed.
Mõned "bakterid" nendes nn hüdrotermilised ventilatsioonikooslused on tegelikult Arheia, bakteritega tihedalt seotud prokarüootsed organismid (ja varem nimetatud arheebakteriteks). Üks näide on Methanopyrus kandleri, mis talub väga soolaseid ja väga sooje keskkondi ebatavalise kergusega. See liik saab energiat vesinikgaasist ja eraldab metaani (CH4).