Quelle est la source d'énergie pour la chimiosynthèse?

Tous les êtres vivants ont besoin d'un moyen de produire de l'énergie afin d'alimenter les machines métaboliques, synthétiques et reproductives à l'intérieur de leurs cellules. En fin de compte, chaque être vivant utilise la molécule ATP (adénosine triphosphate) dans ce but.

À leur tour, pour tirer de l'énergie des molécules, ces molécules, appelées nutriments, doivent être faciles à trouver et simples à décomposer. Le glucose correspond à cette description pour la plupart de la vie sur Terre. Certains organismes obtiennent du glucose en digérant ce qu'ils mangent; d'autres doivent le fabriquer ou fabriquer d'autres glucides.

Loin sous la surface de l'océan, où les pressions sont extrêmes et les nutriments rares, certaines communautés d'organismes sont capables non seulement de survivre, mais aussi de prospérer. Ce n'est pas par accident, en fait, ils le font en se regroupant autour hydrothermalévents, des ouvertures dans le fond marin qui émettent une chaleur extrême et des produits chimiques que de nombreuses espèces ne peuvent tolérer (comme les volcans miniatures). Celles-ci

Les organismes peuvent être classés comme procaryotes, dont les cellules sont dépourvues d'organites membranaires et se reproduisent de manière asexuée, ou eucaryotes, dont les cellules ont leur ADN enfermé dans des noyaux et présentent une multitude d'organites liés à la membrane dans le cytoplasme. Parmi ces organites liés à la membrane se trouvent les mitochondries et, chez les plantes, les chloroplastes.

Les mitochondries permettent à tous les eucaryotes de décomposer le glucose de manière aérobie en dioxyde de carbone, eau et énergie; les chloroplastes permettent aux plantes de fabriquer du glucose à partir du dioxyde de carbone puisqu'elles ne peuvent pas l'ingérer.

La chimiosynthèse est la dérivation du carbone à partir du dioxyde de carbone et de l'énergie à partir d'autres agents, décrits ci-dessous. La chimiosynthèse est donc étroitement liée à la photosynthèse. En fait, ensemble, les organismes chimiosynthétiques et les organismes photosynthétiques constituent le autotrophes, ou la classe d'êtres vivants qui fabriquent, plutôt que d'ingérer, leur propre nourriture. Ceux-ci peuvent être soit des procaryotes, soit des eucaryotes, comme vous le verrez.

Autotrophes sont des organismes qui peuvent produire ou synthétiser leur propre nourriture tant qu'une source de carbone et une source d'énergie sont présentes. Cette source minimale de carbone se présente généralement sous la forme de dioxyde de carbone (CO₂), une molécule qui est pratiquement partout sur et au-dessus de la planète.

Les humains et les autres animaux l'excrétent sous forme de déchets. Les plantes et autres autotrophes l'utilisent comme carburant, maintenant l'un des cycles biochimiques les plus grandioses et définitifs de la nature.

Les plantes sont le type d'autotrophe le plus connu, mais plusieurs autres parsèment la biosphère mondiale, souvent loin des yeux humains. Les algues, le phytoplancton et certaines bactéries sont autotrophes. En particulier, les bactéries qui peuvent survivre dans les profondeurs de la mer présentent un intérêt particulier en raison de leur métabolisme chimiosynthétique.

Chimiosynthèse est un processus par lequel l'énergie est dérivée via la médiation microbienne de certaines réactions chimiques. La source d'énergie pour la chimiosynthèse est l'énergie libérée par une réaction chimique (l'oxydation d'une substance inorganique) plutôt que l'énergie récoltée à partir du soleil ou d'une autre lumière.

La source de carbone reste le CO₂, et l'oxygène (comme O₂) doit être présent pour opérer sur la molécule inorganique, mais cette molécule inorganique peut être de l'hydrogène gazeux (H₂), le sulfure d'hydrogène (H₂S) ou de l'ammoniac (NH₃), en fonction de l'environnement considéré. Quel que soit le glucide formé pour l'utilisation de la cellule, il aura la forme (CH₂O)_N, comme c'est le cas de tous les glucides par définition.

Une équation de chimiosynthèse décrit la conversion du dioxyde de carbone en glucides lorsque le sulfure d'hydrogène est oxydé en eau et en soufre :

CO₂+ O₂ + 4H₂S → CH₂O + 4 S + 3 H₂O

Certains organismes peuvent survivre à proximité des évents du fond marin, car ceux-ci émettent de l'eau à une température d'environ 5 à 100 °C (41 à 212 °F). Ce n'est pas précisément chaleureux et accueillant, mais une chaleur inconstante et parfois violente vaut mieux que pas de chaleur du tout si vous avez le bon équipement enzymatique.

Certaines « bactéries » dans ces soi-disant communautés de sources hydrothermales sont en fait Archées, organismes procaryotes étroitement liés aux bactéries (et anciennement appelés archaebactéries). Un exemple est Methanopyrus kandleri, qui tolère avec une facilité inhabituelle des environnements très salés et très chauds. Cette espèce tire son énergie de l'hydrogène gazeux et libère du méthane (CH₄).