Visām dzīvajām būtnēm ir nepieciešams veids, kā ražot enerģiju, lai darbinātu vielmaiņas, sintētiskās un reproduktīvās iekārtas viņu šūnās. Galu galā katra dzīvā būtne izmanto molekulu ATP (adenozīna trifosfāts) šim nolūkam.
Savukārt, lai iegūtu enerģiju no molekulām, šīm molekulām, ko sauc par barības vielām, jābūt viegli atrodamām un vienkārši sadalāmām. Glikoze atbilst šim aprakstam lielākajai daļai Zemes dzīves. Daži organismi glikozi iegūst, sagremojot to, ko viņi ēd; citiem tas ir jāsagatavo vai jāgatavo citi ogļhidrāti.
Tālu zem okeāna virsmas, kur spiediens ir ārkārtējs un barības vielu ir maz, noteiktas organismu kopienas spēj ne tikai izdzīvot, bet arī attīstīties. Ne nejauši, patiesībā viņi to dara, kopojoties apkārt hidrotermālsventilācijas atveres, jūras dibena atveres, kas izstaro ārkārtēju karstumu un ķīmiskas vielas, kuras daudzas sugas nevar panest (piemēram, miniatūri vulkāni). Šie ķīmijas sintētiskie organismi pārstāv gan zinātkāri, gan evolūcijas triumfu attiecībā uz to, kā viņi gatavo pārtiku.
Kā organismi iegūst pārtiku
Organismus var klasificēt kā prokarioti, šūnām trūkst membrānai piesaistītu organellu un tās vairojas neaktīvi, vai eikarioti, kuru šūnām DNS ir slēgts kodolos, un citoplazmā ir daudz membrānu saistītu organellu. Starp membrānām saistītajiem organoīdiem ir mitohondriji un augos hloroplasti.
Mitohondriji ļauj visiem eikariotiem aerobā sadalīt glikozi līdz oglekļa dioksīdam, ūdenim un enerģijai; hloroplasti ļauj augiem veidot glikozi no oglekļa dioksīda, jo viņi to nevar uzņemt.
Hemosintēze ir oglekļa atvasināšana no oglekļa dioksīda plus enerģija no citiem aģentiem, kas aprakstīti turpmāk. Hemosintēze tādējādi ir cieši saistīta ar fotosintēzi. Faktiski kopā ķīmijsintētiskie organismi un fotosintētiskie organismi veido autotrofi, vai dzīvās būtnes klase, kas ražo, nevis uzņem uzturā savu ēdienu. Tie var būt prokarioti vai eikarioti, kā redzēsiet.
Kas ir autotrofi?
Autotrofi ir organismi, kas var ražot vai sintezēt paši savu pārtiku, kamēr atrodas oglekļa avots un enerģijas avots. Šis minimālais oglekļa avots parasti ir oglekļa dioksīds (CO2), molekula, kas atrodas praktiski visur uz planētas un virs tās.
Cilvēki un citi dzīvnieki to izdala kā atkritumus. Augi un citi autotrofi to izmanto kā degvielu, saglabājot vienu no dabas grandiozākajiem un galīgākajiem bioķīmiskajiem cikliem.
Augi ir vispazīstamākais autotrofu veids, bet dažādi citi punkti globālajā biosfērā, bieži vien tālu no cilvēka acīm. Aļģes, fitoplanktons un dažas baktērijas ir autotrofi. Īpaši baktērijas, kas var izdzīvot dziļi jūrā, ir īpaši ieinteresētas ķīmijsintētiskā metabolisma dēļ.
Hemosintēze: definīcija
Hemosintēze ir process, kurā enerģiju iegūst, izmantojot noteiktu ķīmisko reakciju mikrobu starpniecību. Enerģijas avots ķīmijas sintēzei ir enerģija, kas atbrīvota no ķīmiskas reakcijas (neorganiskas vielas oksidēšanās), nevis enerģija, kas iegūta no saules gaismas vai citas gaismas.
Oglekļa avots paliek CO2un skābeklis (kā O2) jābūt klāt, lai darbotos ar neorganisko molekulu, bet šī neorganiskā molekula var būt ūdeņraža gāze (H2), sērūdeņradis (H2S) vai amonjaks (NH3), atkarībā no attiecīgās vides. Neatkarīgi no tā, kāds ogļhidrāts ir veidots šūnu izmantošanai, tam būs forma (2O)N, jo tas attiecas uz visiem ogļhidrātiem pēc definīcijas.
Vienā ķīmijsintēzes vienādojumā attēlota oglekļa dioksīda pārveidošanās par ogļhidrātiem, jo sērūdeņradis tiek oksidēts par ūdeni un sēru:
CO2+ O2 + 4 H2S → CH2O + 4S + 3H2O
Kemosintētiskās baktērijas un dzīves piemēri
Daži organismi var izdzīvot jūras dibena atveru tuvumā, jo no tiem izdalās ūdens, kura temperatūra ir no 5 līdz 100 ° C (41 līdz 212 ° F). Tas nav precīzi silts un viesmīlīgs, bet nekonsekvents un dažreiz vardarbīgs karstums ir labāks nekā vispār bez karstuma, ja jums ir piemērots fermentatīvais aprīkojums.
Dažas "baktērijas" šajās t.s. hidrotermālās ventilācijas kopienas ir patiesībā Arheja, prokariotu organismi, kas ir cieši saistīti ar baktērijām (un agrāk tās sauca par arheebaktērijām). Viens piemērs ir Methanopyrus kandleri, kas nepierasti viegli panes ļoti sāļu un ļoti siltu vidi. Šī suga iegūst enerģiju no ūdeņraža gāzes un izdala metānu (CH4).
