Vsa živa bitja potrebujejo način za proizvodnjo energije, da bi poganjala presnovne, sintetične in reproduktivne stroje v svojih celicah. Konec koncev, vsako živo bitje uporablja molekulo ATP (adenozin trifosfat) Za ta namen.
Za pridobivanje energije iz molekul pa je treba te molekule, imenovane hranila, enostavno najti in razgraditi. Glukoza ustreza temu opisu za večino življenj na Zemlji. Nekateri organizmi dobijo glukozo s prebavo, kar jedo; drugi ga morajo narediti ali izdelati druge ogljikove hidrate.
Daleč pod površjem oceana, kjer so pritiski izredni in hranilnih snovi malo, nekatere skupnosti organizmov ne morejo zgolj preživeti, ampak tudi uspevati. Pravzaprav ne po naključju, medtem ko se združujejo hidrotermalnazračniki, odprtine v morskem dnu, ki oddajajo izredno toploto in kemikalije, ki jih številne vrste ne morejo prenašati (na primer miniaturni vulkani). Te kemosintetični organizmi predstavljajo radovednost in zmagoslavje evolucije v smislu načina priprave hrane.
Kako organizmi dobijo hrano
Organizme lahko uvrstimo med prokarionti, katerih celice nimajo membransko vezanih organelov in se razmnožujejo nespolno, ali evkarionti, katerih celice imajo svojo DNA zaprto v jedrih in v citoplazmi vsebujejo množico membransko vezanih organelov. Med membransko vezane organele spadajo mitohondriji in pri rastlinah kloroplasti.
Mitohondriji omogočajo, da vsi evkarionti aerobno razgradijo glukozo do ogljikovega dioksida, vode in energije; kloroplasti omogočajo rastlinam, da gradijo glukozo iz ogljikovega dioksida, saj je ne morejo zaužiti.
Kemosinteza je pridobivanje ogljika iz ogljikovega dioksida in energije iz drugih snovi, opisanih spodaj. Kemosinteza je tako tesno povezana s fotosintezo. Pravzaprav skupaj tvorijo kemosintetični organizmi in fotosintetični organizmi avtotrofiali razred živih bitij, ki namesto da bi zaužili hrano. Kot boste lahko videli, so to lahko prokarionti ali evkarionti.
Kaj so avtotrofi?
Avtotrofi so organizmi, ki lahko proizvajajo ali sintetizirajo lastno hrano, če je prisoten vir ogljika in vir energije. Ta minimalni vir ogljika je običajno v obliki ogljikov dioksid (CO2), molekula, ki je skoraj povsod na planetu in nad njim.
Ljudje in druge živali ga izločajo kot odpadke. Rastline in drugi avtotrofi ga uporabljajo kot gorivo, s čimer ohranjajo enega večjih in dokončnejših biokemičnih ciklov v naravi.
Rastline so najbolj znana vrsta avtotrofa, toda različne druge imajo piko na i globalni biosferi, pogosto daleč od človeških oči. Alge, fitoplanktoni in nekatere bakterije so avtotrofi. Zlasti bakterije, ki lahko preživijo globoko v morju, so še posebej zanimive zaradi njihove kemosintetske presnove.
Kemosinteza: opredelitev
Kemosinteza je postopek, pri katerem se energija pridobiva z mikrobnim posredovanjem določenih kemičnih reakcij. Vir energije za kemosintezo je energija, ki se sprosti s kemično reakcijo (oksidacijo anorganske snovi) in ne energija, pridobljena iz sončne ali druge svetlobe.
Vir ogljika ostaja CO2in kisik (kot O2) mora biti prisoten, da deluje na anorgansko molekulo, vendar je lahko ta anorganska molekula plin vodik (H2), vodikov sulfid (H2S) ali amoniaka (NH3), odvisno od zadevnega okolja. Karkoli ogljikovih hidratov nastane za uporabo v celici, bo imelo obliko (CH2O)N, saj to po definiciji velja za vse ogljikove hidrate.
Ena enačba kemosinteze prikazuje pretvorbo ogljikovega dioksida v ogljikove hidrate, ko vodikov sulfid oksidira v vodo in žveplo:
CO2+ O2 + 4 H2S → CH2O + 4 S + 3 H2O
Primeri kemosintetskih bakterij in življenja
Nekateri organizmi lahko preživijo v bližini odprtin za morsko dno, ker ti oddajajo vodo s temperaturo okoli 5 do 100 ° C (41 do 212 ° F). To ni ravno toplo in prijetno, toda nedosledna in včasih silovita vročina je boljša kot nobena, če imate pravo encimsko opremo.
Nekatere "bakterije" v teh tako imenovanih hidrotermalne zračne skupnosti so pravzaprav Arheje, prokariontski organizmi, tesno povezani z bakterijami (in prej imenovanimi arhebakterije). En primer je Metanopyrus kandleri, ki z nenavadno lahkoto prenaša zelo slana in zelo topla okolja. Ta vrsta dobiva energijo iz vodikovega plina in sprošča metan (CH4).