Alle levende wezens hebben een manier nodig om energie te produceren om de metabolische, synthetische en reproductieve machinerie in hun cellen aan te drijven. Uiteindelijk gebruikt elk levend wezen het molecuul ATP (adenosinetrifosfaat) Voor dit doeleinde.
Om energie uit moleculen te halen, moeten die moleculen, voedingsstoffen genaamd, op hun beurt gemakkelijk te vinden en af te breken zijn. Glucose past bij deze beschrijving voor het meeste leven op aarde. Sommige organismen krijgen glucose door te verteren wat ze eten; anderen moeten het maken of andere koolhydraten maken.
Ver onder het oceaanoppervlak, waar de druk extreem is en voedingsstoffen schaars, zijn bepaalde gemeenschappen van organismen niet alleen in staat om te overleven, maar ook om te gedijen. Niet per ongeluk, sterker nog, ze doen dat terwijl ze rond clusteren hydrothermischventilatieopeningen, openingen in de zeebodem die extreme hitte afgeven en chemicaliën die veel soorten niet kunnen verdragen (zoals miniatuurvulkanen). Deze
chemosynthetische organismen vertegenwoordigen zowel een nieuwsgierigheid als een triomf van de evolutie in termen van hoe ze voedsel maken.Hoe organismen aan voedsel komen
Organismen kunnen worden geclassificeerd als: prokaryoten, waarvan de cellen geen membraangebonden organellen hebben en zich ongeslachtelijk voortplanten, of eukaryoten, waarvan de cellen hun DNA hebben ingesloten in kernen en een groot aantal membraangebonden organellen in het cytoplasma hebben. Onder die membraangebonden organellen bevinden zich mitochondriën en, in planten, chloroplasten.
Mitochondriën zorgen ervoor dat alle eukaryoten glucose aëroob kunnen afbreken tot koolstofdioxide, water en energie; chloroplasten stellen planten in staat glucose op te bouwen uit koolstofdioxide, omdat ze het niet kunnen opnemen.
Chemosynthese is de afleiding van koolstof uit koolstofdioxide plus energie uit andere middelen, zoals hieronder beschreven. Chemosynthese is dus nauw verwant aan fotosynthese. In feite vormen chemosynthetische organismen en fotosynthetische organismen samen de autotrofen, of de klasse van levende wezens die hun eigen voedsel maken in plaats van opnemen. Dit kunnen prokaryoten of eukaryoten zijn, zoals je zult zien.
Wat zijn autotrofen?
autotrofen zijn organismen die hun eigen voedsel kunnen produceren of synthetiseren zolang er een koolstofbron en een energiebron aanwezig is. Deze minimale koolstofbron is meestal in de vorm van kooldioxide (CO2), een molecuul dat vrijwel overal op en boven de planeet aanwezig is.
Mensen en andere dieren scheiden het uit als afval. Planten en andere autotrofen gebruiken het als brandstof en handhaven een van de meer grootse en definitieve biochemische cycli van de natuur.
Planten zijn het meest bekende type autotroof, maar verschillende andere zijn verspreid over de wereldwijde biosfeer, vaak ver van menselijke ogen. Algen, fytoplankton en bepaalde bacteriën zijn autotrofen. Vooral de bacteriën die diep in de zee kunnen overleven, zijn van bijzonder belang vanwege hun chemosynthetische metabolisme.
Chemosynthese: definitie
Chemosynthese is een proces waarbij energie wordt verkregen via de microbiële bemiddeling van bepaalde chemische reacties. De energiebron voor chemosynthese is energie die vrijkomt uit een chemische reactie (de oxidatie van een anorganische stof) in plaats van energie die wordt geoogst uit zonlicht of ander licht.
De koolstofbron blijft CO2, en zuurstof (als O2) moet aanwezig zijn om op het anorganische molecuul te werken, maar dat anorganische molecuul kan waterstofgas zijn (H2), waterstofsulfide (H2S) of ammoniak (NH3), afhankelijk van de omgeving in kwestie. Welk koolhydraat ook wordt gevormd voor gebruik door de cel, het heeft de vorm (CH2O)nee, want dit geldt per definitie voor alle koolhydraten.
Eén chemosynthesevergelijking toont de omzetting van kooldioxide in koolhydraten als waterstofsulfide wordt geoxideerd tot water en zwavel:
CO2+ O2 + 4 H2S → CH2O + 4 S + 3 H2O
Chemosynthetische bacteriën en levensvoorbeelden
Sommige organismen kunnen overleven in de buurt van ventilatieopeningen op de zeebodem, omdat deze water uitstoten met een temperatuur van ongeveer 5 tot 100 ° C (41 tot 212 ° F). Dit is niet bepaald warm en uitnodigend, maar inconsistente en soms gewelddadige hitte is beter dan helemaal geen hitte als u over de juiste enzymatische apparatuur beschikt.
Sommige "bacteriën" in deze zogenaamde hydrothermale ventilatiegemeenschappen zijn eigenlijk Archaea, prokaryotische organismen die nauw verwant zijn aan bacteriën (en voorheen archaebacteriën werden genoemd). Een voorbeeld is: Methanopyrus kandleri, die zeer zoute en zeer warme omgevingen met ongewoon gemak verdraagt. Deze soort haalt energie uit waterstofgas en stoot methaan uit (CH4).