Сва жива бића захтевају начин за производњу енергије како би напајали метаболичке, синтетичке и репродуктивне машине унутар својих ћелија. На крају, свако живо биће користи молекул АТП (аденозин трифосфат) за ову сврху.
Заузврат, да би се молекули изводили из молекула, молекуле, назване храњивим састојцима, мора бити лако пронаћи и лако их разградити. Глукоза одговара овом опису за већину живота на Земљи. Неки организми добијају глукозу сварењем онога што једу; други морају да га направе или да направе друге угљене хидрате.
Далеко испод површине океана, где су притисци екстремни, а хранљивих састојака мало, одређене заједнице организама могу не само да преживе, већ и напредују. Заправо, случајно то чине док се скупљају около хидротермалнавентилациони отвори, отвори на морском дну који емитују екстремну топлоту и хемикалије које многе врсте не могу толерисати (попут минијатурних вулкана). Ове хемосинтетски организми представљају и радозналост и тријумф еволуције у погледу начина на који праве храну.
Како организми добијају храну
Организми се могу класификовати као прокариоти, ћелијама којих недостају мембрански везани органели и репродукују се несполним путем, или еукариоти, чије ћелије имају ДНК затворену у језгрима и садрже мноштво мембрана везаних органела у цитоплазми. Међу тим органелама везаним за мембрану налазе се митохондрији и, у биљкама, хлоропласти.
Митохондрији омогућавају свим еукариотима да аеробно разграђују глукозу до угљен-диоксида, воде и енергије; хлоропласти омогућавају биљкама да граде глукозу из угљен-диоксида, јер је не могу уносити.
Хемосинтеза је добијање угљеника из угљен-диоксида плус енергија из других средстава, описаних у наставку. Хемосинтеза је тако уско повезана са фотосинтезом. У ствари, заједно чине хемосинтетски организми и фотосинтетски организми аутотрофи, или класа живих бића која уместо да уносе храну, него је уносе. Као што ћете видети, то могу бити прокариоти или еукариоти.
Шта су аутотрофи?
Аутотропхс су организми који могу сами да производе или синтетишу храну све док је присутан извор угљеника и извор енергије. Овај минимални извор угљеника је обично у облику угљен-диоксид (ЦО2), молекул који се налази практично свуда на планети и изнад ње.
Људи и друге животиње га излучују као отпад. Биљке и други аутотрофи га користе као гориво, одржавајући један од већих и коначнијих биохемијских циклуса у природи.
Биљке су најпознатија врста аутотрофа, али разне друге расејавају глобалну биосферу, често далеко од људских очију. Алге, фитопланктони и одређене бактерије су аутотрофи. Конкретно, бактерије које могу преживети дубоко у мору су од посебног интереса због свог хемосинтетског метаболизма.
Хемосинтеза: Дефиниција
Хемосинтеза је процес којим се енергија добија микробиолошким посредовањем одређених хемијских реакција. Извор енергије за хемосинтезу је енергија ослобођена хемијском реакцијом (оксидација неорганске супстанце), а не енергија добијена сунчевом светлошћу или другом светлошћу.
Извор угљеника остаје ЦО2, и кисеоник (као О.2) мора бити присутан да делује на неоргански молекул, али тај неоргански молекул може бити гас водоник (Х2), водоник-сулфид (Х.2С) или амонијак (НХ3), у зависности од окружења у питању. Шта год да се угљени хидрати формирају за употребу ћелије, имаће облик (ЦХ2О)Н., јер то по дефиницији важи за све угљене хидрате.
Једна једначина хемосинтезе приказује конверзију угљен-диоксида у угљене хидрате док се водоник-сулфид оксидује у воду и сумпор:
ЦО2+ О.2 + 4 Х.2С → ЦХ2О + 4 С + 3 Х.2О.
Хемосинтетске бактерије и примери живота
Неки организми могу преживети у близини отвора на морском дну, јер они емитују воду температуре од око 5 до 100 ° Ц (41 до 212 ° Ф). Ово није баш топло и пријатно, али недоследна и понекад насилна врућина боља је него никаква ако имате одговарајућу ензиматску опрему.
Неке „бактерије“ у овим тзв хидротермалне вентилационе заједнице заправо су Арцхаеа, прокарионтски организми уско повезани са бактеријама (и раније зване архебактерије). Један пример је Метанопирус кандлери, који са необичном лакоћом толерише врло слано и врло топло окружење. Ова врста енергију добија из гаса водоника и ослобађа метан (ЦХ4).