Vad är energikällan för kemosyntes?

Alla levande saker kräver ett sätt att producera energi för att driva det metaboliska, syntetiska och reproduktiva maskineriet inuti sina celler. I slutändan använder varje levande sak molekylen ATP (adenosintrifosfat) för det här syftet.

För att hämta energi från molekyler måste dessa molekyler, som kallas näringsämnen, vara lätta att hitta och enkla att bryta ner. Glukos passar den här beskrivningen för det mesta livet på jorden. Vissa organismer får glukos genom att smälta vad de äter; andra måste göra det eller göra andra kolhydrater.

Långt under havets yta, där trycket är extremt och näringsämnena knappt, kan vissa samhällen av organismer inte bara överleva utan trivas. Inte av en slump, i själva verket, de gör det medan kluster runt hydrotermiskventiler, öppningar i havsbotten som avger extrem värme och kemikalier som många arter inte tål (som miniatyrvulkaner). Dessa kemosyntetiska organismer representerar både en nyfikenhet och en triumf för evolutionen i termer av hur de gör mat.

Organismer kan klassificeras som prokaryoter, vars celler saknar membranbundna organeller och reproducerar asexually, eller eukaryoter, vars celler har sitt DNA inneslutet i kärnor och har en mängd membranbundna organeller i cytoplasman. Bland dessa membranbundna organeller finns mitokondrier och, i växter, kloroplaster.

Mitokondrier tillåter alla eukaryoter att bryta ner glukos aerobt till koldioxid, vatten och energi. kloroplaster tillåter växter att bygga glukos från koldioxid eftersom de inte kan inta det.

Kemosyntes är härledningen av kol från koldioxid plus energi från andra medel, som beskrivs nedan. Kemosyntes är således nära besläktad med fotosyntes. I själva verket utgör kemosyntetiska organismer och fotosyntetiska organismer autotrofer, eller den klass av levande saker som gör, snarare än att äta, sin egen mat. Dessa kan vara antingen prokaryoter eller eukaryoter, som du ser.

Autotrofer är organismer som kan producera eller syntetisera sin egen mat så länge som en källa och en energikälla är närvarande. Denna minimala källa till kol är vanligtvis i form av koldioxid (CO₂), en molekyl som är praktiskt taget överallt på och över planeten.

Människor och andra djur utsöndrar det som avfall. Växter och andra autotrofer använder det som bränsle och upprätthåller en av naturens mer storslagna och definitiva biokemiska cykler.

Växter är den mest kända typen av autotrof, men olika andra prickar den globala biosfären, ofta långt ifrån mänskliga ögon. Alger, fytoplankton och vissa bakterier är autotrofer. I synnerhet är bakterierna som kan överleva djupt i havet av särskilt intresse på grund av deras kemosyntetiska ämnesomsättning.

Kemosyntes är en process genom vilken energi härrör från mikrobiell förmedling av vissa kemiska reaktioner. Energikällan för kemosyntes är energi som frigörs från en kemisk reaktion (oxidation av en oorganisk substans) snarare än energi som skördats från solljus eller annat ljus.

Kolkällan förblir CO₂och syre (som O₂måste vara närvarande för att fungera på den oorganiska molekylen, men den oorganiska molekylen kan vara vätgas (H₂vätesulfid (H₂S) eller ammoniak (NH₃beroende på omgivningen i fråga. Oavsett vilket kolhydrat som bildas för cellens användning kommer det att ha formen (CH₂O)_N, eftersom detta är sant för alla kolhydrater per definition.

En kemosyntesekvation visar omvandlingen av koldioxid till kolhydrat när vätesulfid oxideras till vatten och svavel:

CO₂+ O₂ + 4 H₂S → CH₂O + 4 S + 3 H₂O

Vissa organismer kan överleva i närheten av havsbotten, eftersom dessa avger vatten med en temperatur på cirka 5 till 100 ° C (41 till 212 ° F). Detta är inte exakt varmt och välkomnande, men inkonsekvent och ibland våldsam värme är bättre än ingen värme alls om du har rätt enzymatisk utrustning.

Några "bakterier" i dessa så kallade hydrotermiska ventilationssamhällen är faktiskt Archaea, prokaryota organismer nära besläktade med bakterier (och tidigare kallade archaebacteria). Ett exempel är Methanopyrus kandleri, som tål mycket salta och mycket varma miljöer med ovanlig lätthet. Denna art får energi från vätgas och släpper ut metan (CH₄).