Tutti gli esseri viventi richiedono un modo per produrre energia per alimentare il meccanismo metabolico, sintetico e riproduttivo all'interno delle loro cellule. In definitiva, ogni essere vivente usa la molecola ATP (adenosina trifosfato) per questo scopo.
A loro volta, per ricavare energia dalle molecole, quelle molecole, chiamate nutrienti, devono essere facili da trovare e semplici da scomporre. Il glucosio si adatta a questa descrizione per la maggior parte della vita sulla Terra. Alcuni organismi ottengono il glucosio digerendo ciò che mangiano; altri devono farlo o produrre altri carboidrati.
Lontano sotto la superficie dell'oceano, dove le pressioni sono estreme e le sostanze nutritive scarse, alcune comunità di organismi sono in grado non solo di sopravvivere, ma di prosperare. Non a caso, infatti, lo fanno mentre si accalcano intorno idrotermaleprese d'aria, aperture nel fondo del mare che emettono calore estremo e sostanze chimiche che molte specie non possono tollerare (come i vulcani in miniatura). Questi
Come gli organismi ottengono il cibo?
Gli organismi possono essere classificati come procarioti, le cui cellule mancano di organelli legati alla membrana e si riproducono asessualmente, o eucarioti, le cui cellule hanno il loro DNA racchiuso in nuclei e presentano una serie di organelli legati alla membrana nel citoplasma. Tra questi organelli legati alla membrana ci sono i mitocondri e, nelle piante, i cloroplasti.
I mitocondri consentono a tutti gli eucarioti di scomporre il glucosio in modo aerobico in anidride carbonica, acqua ed energia; i cloroplasti consentono alle piante di costruire glucosio dall'anidride carbonica poiché non possono ingerirlo.
La chemiosintesi è la derivazione del carbonio dall'anidride carbonica più l'energia da altri agenti, descritti di seguito. La chemiosintesi è quindi strettamente correlata alla fotosintesi. Infatti, insieme, gli organismi chemiosintetici e gli organismi fotosintetici costituiscono il autotrofi, o la classe di esseri viventi che producono, piuttosto che ingerire, il proprio cibo. Questi possono essere procarioti o eucarioti, come vedrai.
Cosa sono gli autotrofi?
autotrofi sono organismi in grado di produrre, o sintetizzare, il proprio cibo purché sia presente una fonte di carbonio e una fonte di energia. Questa fonte minima di carbonio è solitamente sotto forma di anidride carbonica (CO2), una molecola che è praticamente ovunque sul pianeta e al di sopra.
Gli esseri umani e altri animali lo espellono come rifiuto. Le piante e altri autotrofi lo usano come combustibile, mantenendo uno dei cicli biochimici più grandi e definitivi della natura.
Le piante sono il tipo più familiare di autotrofi, ma vari altri punteggiano la biosfera globale, spesso lontani dagli occhi umani. Alghe, fitoplancton e alcuni batteri sono autotrofi. In particolare, i batteri che possono sopravvivere in profondità nel mare sono di particolare interesse a causa del loro metabolismo chemiosintetico.
Chemiosintesi: definizione
Chemiosintesi è un processo mediante il quale l'energia è derivata tramite la mediazione microbica di determinate reazioni chimiche. La fonte di energia per la chemiosintesi è l'energia liberata da una reazione chimica (l'ossidazione di una sostanza inorganica) piuttosto che l'energia raccolta dalla luce solare o da altra luce.
La fonte di carbonio rimane CO2e ossigeno (come O2) deve essere presente per operare sulla molecola inorganica, ma quella molecola inorganica può essere idrogeno gassoso (H2), idrogeno solforato (H2S) o ammoniaca (NH3), a seconda dell'ambiente in questione. Qualunque sia il carboidrato formato per l'uso della cellula avrà la forma (CH2o)no, poiché questo è vero per tutti i carboidrati per definizione.
Un'equazione di chemiosintesi descrive la conversione dell'anidride carbonica in carboidrati quando l'idrogeno solforato viene ossidato in acqua e zolfo:
CO2+ O2 + 4 H2S → CH2O + 4 S + 3 H2oh
Batteri chemiosintetici ed esempi di vita
Alcuni organismi possono sopravvivere in prossimità delle bocchette del fondale marino, poiché queste emettono acqua con una temperatura compresa tra 5 e 100 °C circa (41-212 °F). Questo non è precisamente caldo e accogliente, ma un calore incoerente e talvolta violento è meglio di nessun calore se si dispone della giusta attrezzatura enzimatica.
Alcuni "batteri" in questi cosiddetti comunità di bocche idrotermali sono in realtà Archea, organismi procarioti strettamente imparentati con i batteri (e precedentemente chiamati archeobatteri). Un esempio è Methanopyrus kandleri, che tollera con insolita disinvoltura ambienti molto salati e molto caldi. Questa specie ottiene energia dal gas idrogeno e rilascia metano (CH4).