Kaikki elävät olennot edellyttävät tapaa tuottaa energiaa aineenvaihdunta-, synteettisten ja lisääntymiskoneistojen käyttämiseksi solujensa sisällä. Viime kädessä jokainen elävä olio käyttää molekyyliä ATP (adenosiinitrifosfaatti) tähän tarkoitukseen.
Puolestaan molekyylien energian saamiseksi näiden molekyylien, joita kutsutaan ravintoaineiksi, on oltava helppo löytää ja helposti hajoavia. Glukoosi sopii tähän kuvaukseen suurimmalle osalle maapallon elämää. Jotkut organismit saavat glukoosia sulattamalla mitä syövät; toisten on tehtävä sitä tai valmistettava muita hiilihydraatteja.
Kaukana valtameren pinnan alla, jossa paineet ovat äärimmäisiä ja ravinteita niukkaa, tietyt organismiyhteisöt pystyvät paitsi selviytymään myös menestymään. Ei sattumalta, itse asiassa he tekevät niin klusteroituna ympäriinsä hydroterminentuuletusaukot, merenpohjan aukot, jotka päästävät äärimmäistä lämpöä ja kemikaaleja, joita monet lajit eivät siedä (kuten pienet tulivuoret). Nämä kemosynteettiset organismit edustavat sekä uteliaisuutta että evoluution voittoa ruoan valmistuksessa.
Kuinka organismit saavat ruokaa
Organismit voidaan luokitella prokaryootit, - soluista, joista puuttuu kalvoon sitoutuneita organelleja ja jotka lisääntyvät aseksuaalisesti, tai eukaryootit, jonka solujen DNA on suljettu ytimiin, ja sytoplasmassa on joukko membraaniin sitoutuneita organelleja. Niiden kalvoon sitoutuneiden organellien joukossa ovat mitokondriot ja kasveissa kloroplastit.
Mitokondrioiden avulla kaikki eukaryootit voivat hajottaa glukoosin aerobisesti hiilidioksidiksi, vedeksi ja energiaksi; kloroplastit antavat kasvien rakentaa glukoosia hiilidioksidista, koska ne eivät voi syödä sitä.
Kemosynteesi on hiilen johtaminen hiilidioksidista plus energia muista aineista, kuvattu jäljempänä. Kemosynteesi liittyy siten läheisesti fotosynteesiin. Itse asiassa kemosynteettiset organismit ja fotosynteettiset organismit muodostavat yhdessä autotrofit, tai elävien esineiden luokka, joka tekee pikemminkin omaa ruokaa kuin syö sitä. Nämä voivat olla joko prokaryootteja tai eukaryooteja, kuten näette.
Mitä ovat autotrofit?
Autotrofit ovat organismeja, jotka voivat tuottaa tai syntetisoida omaa ruokaansa niin kauan kuin hiilen ja energian lähde on läsnä. Tämä vähäinen hiilen lähde on yleensä hiilen muodossa hiilidioksidi (CO2), molekyyli, joka on käytännössä kaikkialla planeetalla ja sen yläpuolella.
Ihmiset ja muut eläimet erittävät sen jätteenä. Kasvit ja muut autotrofit käyttävät sitä polttoaineena, mikä ylläpitää yhtä luonnon suurimmista ja lopullisimmista biokemiallisista sykleistä.
Kasvit ovat tunnetuin autotrofityyppi, mutta monet muut pistävät globaalin biosfäärin, usein kaukana ihmisen silmistä. Levät, kasviplankton ja tietyt bakteerit ovat autotrofeja. Erityisesti syvällä meressä selviytyvät bakteerit ovat erityisen kiinnostavia kemosynteettisen aineenvaihduntansa vuoksi.
Kemosynteesi: Määritelmä
Kemosynteesi on prosessi, jossa energia saadaan tiettyjen kemiallisten reaktioiden mikrobivälitteisyydellä. Kemosynteesin energialähde on kemiallisesta reaktiosta (epäorgaanisen aineen hapettuminen) vapautuva energia pikemminkin kuin auringonvalosta tai muusta valosta kerätty energia.
Hiililähde on edelleen CO2ja happi (kuten O2) täytyy olla läsnä toimiakseen epäorgaanisessa molekyylissä, mutta kyseinen epäorgaaninen molekyyli voi olla vetykaasu (H2), rikkivety (H2S) tai ammoniakki (NH3), riippuen kyseisestä ympäristöstä. Mikä tahansa hiilihydraatti, joka solun käyttöön muodostuu, on muodoltaan (CH2O)N, koska tämä pätee määritelmän mukaan kaikkiin hiilihydraatteihin.
Yksi kemosynteesiyhtälö kuvaa hiilidioksidin muuttumista hiilihydraatiksi rikkivedyn hapettumisen seurauksena vedeksi ja rikkiksi:
CO2+ O2 + 4 H2S → CH2O + 4S + 3H2O
Kemosynteettiset bakteerit ja esimerkit elämästä
Jotkut organismit voivat selviytyä merenpohjan tuuletusaukkojen läheisyydessä, koska ne tuottavat vettä, jonka lämpötila on noin 5-100 ° C (41-212 ° F). Tämä ei ole juuri lämmin ja vieraanvarainen, mutta epäjohdonmukainen ja joskus voimakas lämpö on parempi kuin ei lainkaan lämpöä, jos sinulla on oikeat entsymaattiset laitteet.
Jotkut "bakteerit" näissä ns hydrotermiset tuuletusyhteisöt ovat todella Archaea, prokaryoottiset organismit, jotka ovat läheisesti sukua bakteereille (ja joita aiemmin kutsuttiin arkkibakteereiksi). Yksi esimerkki on Methanopyrus kandleri, joka sietää erittäin suolaista ja erittäin lämpimää ympäristöä epätavallisen helposti. Tämä laji saa energiaa vetykaasusta ja vapauttaa metaania (CH4).