Всем живым существам необходим способ производства энергии, чтобы приводить в действие метаболические, синтетические и репродуктивные механизмы внутри своих клеток. В конце концов, каждое живое существо использует молекулу АТФ (аденозинтрифосфат) для этого.
В свою очередь, чтобы получать энергию из молекул, эти молекулы, называемые питательными веществами, должны легко обнаруживаться и легко разрушаться. Глюкоза подходит под это описание для большинства форм жизни на Земле. Некоторые организмы получают глюкозу, переваривая то, что они едят; другие должны производить это или производить другие углеводы.
Далеко под поверхностью океана, где давление чрезвычайно велико, а питательные вещества ограничены, определенные сообщества организмов могут не просто выживать, но и процветать. На самом деле не случайно, они делают это, собираясь вокруг гидротермальныйвентиляционные отверстия, отверстия в морском дне, излучающие сильное тепло и химические вещества, которые не переносятся многими видами (например, миниатюрные вулканы). Эти
хемосинтетические организмы представляют собой как любопытство, так и триумф эволюции с точки зрения того, как они делают пищу.Как организмы получают пищу
Организмы можно классифицировать как прокариоты, клетки которых лишены мембраносвязанных органелл и размножаются бесполым путем, или эукариоты, чьи клетки имеют ДНК, заключенную в ядрах, и содержат множество мембраносвязанных органелл в цитоплазме. Среди этих мембраносвязанных органелл - митохондрии, а у растений - хлоропласты.
Митохондрии позволяют всем эукариотам аэробно расщеплять глюкозу до углекислого газа, воды и энергии; хлоропласты позволяют растениям вырабатывать глюкозу из углекислого газа, поскольку они не могут ее проглотить.
Хемосинтез - это получение углерода из диоксида углерода и энергии из других агентов, описанных ниже. Таким образом, хемосинтез тесно связан с фотосинтезом. Фактически, вместе хемосинтетические организмы и фотосинтезирующие организмы составляют автотрофы, или класс живых существ, которые производят, а не глотают, свою собственную пищу. Как вы увидите, это могут быть прокариоты или эукариоты.
Что такое автотрофы?
Автотрофы являются организмами, которые могут производить или синтезировать свою собственную пищу, пока присутствует источник углерода и источник энергии. Этот минимальный источник углерода обычно представлен в виде диоксид углерода (CO2), молекула, которая находится практически повсюду на планете и над ней.
Люди и другие животные выделяют его как отходы. Растения и другие автотрофы используют его в качестве топлива, поддерживая один из наиболее грандиозных и окончательных биохимических циклов природы.
Растения - наиболее известный тип автотрофов, но множество других усеивают глобальную биосферу, часто далеко от глаз человека. Водоросли, фитопланктон и некоторые бактерии являются автотрофами. В частности, бактерии, способные выжить глубоко в море, представляют особый интерес из-за их хемосинтетического метаболизма.
Хемосинтез: определение
Хемосинтез это процесс, при котором энергия получается через микробиологическое посредничество определенных химических реакций. Источником энергии для хемосинтеза является энергия, выделяемая в результате химической реакции (окисление неорганического вещества), а не энергия, полученная от солнечного света или другого света.
Источником углерода остается CO.2, и кислород (как O2) должен присутствовать, чтобы воздействовать на неорганическую молекулу, но эта неорганическая молекула может быть газообразным водородом (H2), сероводород (H2S) или аммиак (NH3) в зависимости от рассматриваемой среды. Какой бы углевод ни образовался для использования клетки, он будет иметь форму (CH2O)N, поскольку это верно для всех углеводов по определению.
Одно уравнение хемосинтеза описывает превращение диоксида углерода в углевод при окислении сероводорода до воды и серы:
CO2+ O2 + 4 часа2S → CH2O + 4 S + 3 H2O
Хемосинтетические бактерии и жизненные примеры
Некоторые организмы могут выжить в непосредственной близости от вентиляционных отверстий на морском дне, поскольку они выделяют воду с температурой от 5 до 100 ° C (от 41 до 212 ° F). Это не совсем тепло и гостеприимно, но непостоянный, а иногда и сильный жар лучше, чем его полное отсутствие, если у вас есть подходящее ферментативное оборудование.
Некоторые «бактерии» в этих так называемых сообщества гидротермальных источников на самом деле Архейпрокариотические организмы, тесно связанные с бактериями (ранее называемые архебактериями). Одним из примеров является Methanopyrus kandleri, который с необычной легкостью переносит очень соленую и очень теплую среду. Этот вид получает энергию из газообразного водорода и выделяет метан (CH4).