Wszystkie żywe istoty potrzebują sposobu na wytwarzanie energii w celu zasilania metabolicznej, syntetycznej i reprodukcyjnej maszynerii wewnątrz ich komórek. Ostatecznie każda żywa istota używa molekuły ATP (trójfosforan adenozyny) w tym celu.
Z kolei, aby czerpać energię z molekuł, te molekuły, zwane składnikami odżywczymi, muszą być łatwe do znalezienia i łatwe do rozbicia. Glukoza pasuje do tego opisu dla większości życia na Ziemi. Niektóre organizmy pobierają glukozę poprzez trawienie tego, co jedzą; inni muszą to zrobić lub zrobić inne węglowodany.
Daleko pod powierzchnią oceanu, gdzie ciśnienie jest ekstremalne, a składniki odżywcze są ubogie, pewne zbiorowiska organizmów są w stanie nie tylko przetrwać, ale i rozwijać się. Nie przez przypadek, w rzeczywistości robią to, skupiając się wokół hydrotermalnyotwory wentylacyjne, otwory w dnie morza, które emitują ekstremalne ciepło i chemikalia, których wiele gatunków nie toleruje (jak miniaturowe wulkany). Te organizmy chemosyntetyczne reprezentują zarówno ciekawość, jak i triumf ewolucji pod względem sposobu wytwarzania żywności.
Jak organizmy zdobywają pożywienie
Organizmy można sklasyfikować jako prokariota, których komórki nie mają organelli związanych z błoną i rozmnażają się bezpłciowo lub eukarionty, którego komórki mają DNA zamknięte w jądrach i zawierają wiele organelli związanych z błoną w cytoplazmie. Wśród tych organelli związanych z błoną znajdują się mitochondria, aw roślinach chloroplasty.
Mitochondria pozwalają wszystkim eukariontom na tlenowy rozkład glukozy na dwutlenek węgla, wodę i energię; chloroplasty pozwalają roślinom budować glukozę z dwutlenku węgla, ponieważ nie mogą jej spożywać.
Chemosynteza to pozyskiwanie węgla z dwutlenku węgla plus energia z innych czynników, opisanych poniżej. Chemosynteza jest więc ściśle związana z fotosyntezą. W rzeczywistości razem organizmy chemosyntetyczne i fotosyntetyczne tworzą autotrofylub klasę żywych istot, które wytwarzają, a nie spożywają własne pożywienie. Mogą to być prokariota lub eukariota, jak zobaczysz.
Czym są autotrofy?
Autotrofy to organizmy, które potrafią wytwarzać lub syntetyzować własne pożywienie, o ile obecne jest źródło węgla i źródło energii. To minimalne źródło węgla ma zwykle postać dwutlenek węgla (CO2), cząsteczka, która jest praktycznie wszędzie na planecie i nad nią.
Ludzie i inne zwierzęta wydalają go jako odpad. Rośliny i inne autotrofy wykorzystują go jako paliwo, podtrzymując jeden z najwspanialszych i bardziej definitywnych cykli biochemicznych natury.
Rośliny są najbardziej znanym typem autotrofów, ale różne inne są rozsiane po globalnej biosferze, często z dala od ludzkich oczu. Algi, fitoplankton i niektóre bakterie są autotrofami. Szczególnie interesujące są bakterie, które mogą przetrwać głęboko w morzu, ze względu na ich metabolizm chemosyntetyczny.
Chemosynteza: definicja
Chemosynteza to proces, w którym energia jest pozyskiwana za pośrednictwem drobnoustrojów w pewnych reakcjach chemicznych. Źródłem energii dla chemosyntezy jest energia uwolniona z reakcji chemicznej (utlenianie substancji nieorganicznej), a nie energia zebrana ze światła słonecznego lub innego światła.
Źródłem węgla pozostaje CO2i tlen (jako O2) musi być obecny, aby działać na cząsteczce nieorganicznej, ale ta cząsteczka nieorganiczna może być gazowym wodorem (H2), siarkowodór (H2S) lub amoniak (NH3), w zależności od danego środowiska. Jakikolwiek węglowodan zostanie utworzony na użytek komórki, będzie miał postać (CH2O)N, ponieważ z definicji dotyczy to wszystkich węglowodanów.
Jedno równanie chemosyntezy przedstawia konwersję dwutlenku węgla do węglowodanów, gdy siarkowodór utlenia się do wody i siarki:
WSPÓŁ2+ O2 + 4 godz2S → CH2O + 4 S + 3 H2O
Bakterie chemosyntetyczne i przykłady życia
Niektóre organizmy mogą przetrwać w pobliżu otworów wentylacyjnych dna morskiego, ponieważ emitują one wodę o temperaturze około 5 do 100 °C (41 do 212 °F). Nie jest to dokładnie ciepłe i przyjemne, ale niespójne i czasami gwałtowne ciepło jest lepsze niż brak ciepła, jeśli masz odpowiedni sprzęt enzymatyczny.
Niektóre „bakterie” w tych tzw. zbiorowiska kominów hydrotermalnych są faktycznie Archea, organizmy prokariotyczne blisko spokrewnione z bakteriami (i dawniej nazywane archebakteriami). Jednym z przykładów jest Metanopyrus kandleri, który z niezwykłą łatwością toleruje bardzo słone i bardzo ciepłe środowiska. Gatunek ten otrzymuje energię z gazowego wodoru i uwalnia metan (CH4).