ყველა ცოცხალ არსებას ენერგიის გამომუშავების გზა სჭირდება, რათა მათ უჯრედებში არსებული მეტაბოლური, სინთეზური და რეპროდუქციული აპარატურა გააქტიურდეს. საბოლოო ჯამში, ყველა ცოცხალი არსება იყენებს მოლეკულას ATP (ადენოზინტრიფოსფატი) ამ მიზნით.
თავის მხრივ, მოლეკულებისგან ენერგიის მოსაპოვებლად, ეს მოლეკულები, საკვებ ნივთიერებებს ეწოდება, ადვილად მოსაძებნი და მათი დაშლა მარტივი უნდა იყოს. გლუკოზა შეესაბამება ამ აღწერას დედამიწაზე ცხოვრების უმეტესობისთვის. ზოგიერთი ორგანიზმი იღებს გლუკოზას საჭმლის მონელების გზით; სხვებმა უნდა გააკეთონ ეს ან გააკეთონ სხვა ნახშირწყლები.
ოკეანის ზედაპირის ქვეშ, სადაც ზეწოლა არის უკიდურესი და საკვები ნივთიერებები მწირია, ორგანიზმების გარკვეულ თემებს შეუძლიათ არა მხოლოდ გადარჩენა, არამედ აყვავება. სინამდვილეში, ეს შემთხვევით არ ხდება ჰიდროთერმულიხვრელები, ზღვის ფსკერზე არსებული ღიობები, რომლებიც გამოყოფენ უკიდურეს სითბოს და ქიმიკატებს, რომლებსაც მრავალი სახეობა ვერ იტანს (მაგალითად, მინიატურული ვულკანები). ესენი ქიმიოსინთეზული ორგანიზმები წარმოადგენს ცნობისმოყვარეობასაც და ევოლუციის ტრიუმფსაც, თუ როგორ ამზადებენ საკვებს.
როგორ იღებენ ორგანიზმები საკვებს
ორგანიზმები შეიძლება კლასიფიცირდნენ, როგორც პროკარიოტები, რომელთა უჯრედები არ აქვთ მემბრანის შეკავშირებულ ორგანულებს და მრავლდებიან უსქესო გზით, ან ეუკარიოტები, რომელთა უჯრედებს აქვთ დნმ ბირთვებში ჩასმული და ციტოპლაზმაში გარსით შეკრული ორგანოს მასპინძელი გამოირჩევა. მემბრანასთან შეკავშირებულ ორგანელებს შორის არის მიტოქონდრია და მცენარეებში ქლოროპლასტები.
მიტოქონდრიები საშუალებას აძლევს ყველა ეუკარიოტს დაანგრიონ გლუკოზა აერობულად ნახშირორჟანგამდე, ნახშირორჟანგი და წყალი; ქლოროპლასტები საშუალებას აძლევს მცენარეებს, ნახშირორჟანგისგან ააშენონ გლუკოზა, რადგან მას არ შეუძლიათ მისი მიღება.
ქიმიოსინთეზი არის ნახშირბადის წარმოება ნახშირორჟანგიდან პლუს ენერგია სხვა აგენტებისგან, აღწერილი ქვემოთ. ქიმიოსინთეზი ამრიგად მჭიდრო კავშირშია ფოტოსინთეზთან. სინამდვილეში, ერთად, ქიმიოსინთეზური ორგანიზმები და ფოტოსინთეზური ორგანიზმები ქმნიან ავტოტროფები, ან ცოცხალი არსებების იმ კლასს, რომელიც ქმნის საკუთარ საკვებს, ვიდრე მიიღებს. ეს შეიძლება იყოს პროკარიოტები ან ეუკარიოტები, როგორც ამას ნახავთ.
რა არის ავტოტროფები?
ავტოტროფები არიან ორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ საკუთარი საკვების წარმოება, ან სინთეზირება, სანამ ნახშირბადის წყარო და ენერგიის წყაროა. ნახშირბადის ეს მინიმალური წყარო ჩვეულებრივ სახით ნახშირორჟანგი (CO2), მოლეკულა, რომელიც პრაქტიკულად ყველგან არის პლანეტაზე და მის ზემოთ.
ადამიანი და სხვა ცხოველები გამოყოფენ მას, როგორც ნარჩენებს. მცენარეები და სხვა ავტოტროფები მას იყენებენ საწვავად, შენარჩუნებულია ბუნების ერთ – ერთი უფრო გრანდიოზული და საბოლოო ბიოქიმიური ციკლი.
მცენარეები აუტოტროფის ყველაზე ნაცნობი სახეობაა, მაგრამ სხვადასხვა დანარჩენი გლობალურ ბიოსფეროს წერტილს ასრულებს, ხშირად ადამიანის თვალში შორს არის. წყალმცენარეები, ფიტოპლანქტონი და გარკვეული ბაქტერიები ავტოტროფებია. კერძოდ, ბაქტერიები, რომლებსაც შეუძლიათ ზღვის სიღრმეში გადარჩენა, განსაკუთრებით საინტერესოა მათი ქიმიოსინთეზური მეტაბოლიზმის გამო.
ქიმიოსინთეზი: განმარტება
ქიმიოსინთეზი არის პროცესი, რომლის დროსაც ხდება ენერგიის მიღება გარკვეული ქიმიური რეაქციების მიკრობული შუამავლობით. ენერგიის წყარო ქიმიოსინთეზისთვის არის ქიმიური რეაქციისგან განთავისუფლებული ენერგია (არაორგანული ნივთიერების დაჟანგვა), ვიდრე მზის ან სხვა შუქისგან მოპოვებული ენერგია.
ნახშირბადის წყარო რჩება CO2და ჟანგბადი (როგორც O2) უნდა არსებობდეს არაორგანულ მოლეკულაზე მუშაობისთვის, მაგრამ ეს არაორგანული მოლეკულა შეიძლება იყოს წყალბადის გაზი (H2), წყალბადის სულფიდი (H2S) ან ამიაკი (NH3), დამოკიდებულია გარემოზე. რაც არ უნდა წარმოიქმნას ნახშირწყლები უჯრედის გამოყენებისთვის, ექნება ფორმა (CH2ო)ნ, რადგან ეს ყველა ნახშირწყალს ეხება განმარტებით.
ერთი ქიმიოსინთეზის განტოლება ასახავს ნახშირორჟანგის ნახშირწყლად გარდაქმნას, რადგან წყალბადის სულფიდი იჟანგება წყალში და გოგირდოვნად:
კომპანია2+ ო2 + 4 სთ2S → CH2O + 4 S + 3 H2ო
ქიმიოსინთეზის ბაქტერიები და ცხოვრების მაგალითები
ზოგიერთ ორგანიზმს შეუძლია გადარჩეს ზღვის ფსკერის ხვრელების სიახლოვეს, რადგან ისინი გამოყოფენ წყალს, რომლის ტემპერატურა დაახლოებით 5-დან 100 ° C- მდეა (41-დან 212 ° F- მდე). ეს არ არის ზუსტად თბილი და მისასალმებელი, მაგრამ არათანმიმდევრული და ზოგჯერ ძალადობრივი სიცხე სჯობს საერთოდ სითბოს არარსებობას, თუ გაქვთ სწორი ფერმენტული მოწყობილობა.
ზოგიერთი "ბაქტერია" ამ ე.წ. ჰიდროთერმული გამწოვი თემები სინამდვილეში არიან არქეა, პროკარიოტული ორგანიზმები, რომლებიც მჭიდროდაა დაკავშირებული ბაქტერიებთან (და ადრე არქეაბაქტერიებს უწოდებდნენ). ერთი მაგალითია Methanopyrus kandleri, რომელიც ძალზე მარილიან და ძალიან თბილ გარემოს არაჩვეულებრივი მარტივად იტანს. ეს სახეობა ენერგიას წყალბადის გაზიდან იღებს და გამოყოფს მეთანს (CH4).
