Все живе вимагає способу виробляти енергію, щоб живити метаболічні, синтетичні та репродуктивні механізми всередині своїх клітин. Зрештою, кожна жива істота використовує молекулу АТФ (аденозинтрифосфат) Для цієї мети.
У свою чергу, для отримання енергії з молекул, ці молекули, які називаються поживними речовинами, повинні бути легко знаходитись і легко розщеплюватися. Глюкоза відповідає цьому опису для більшості життя на Землі. Деякі організми отримують глюкозу, перетравлюючи те, що вони їдять; інші повинні це зробити або зробити інші вуглеводи.
Далеко під поверхнею океану, де тиск надзвичайний, а поживних речовин недостатньо, певні спільноти організмів здатні не просто вижити, а процвітати. Насправді вони роблять це, групуючись навколо гідротермальнавентиляційні отвори, отвори на морському дні, які виділяють надзвичайну спеку та хімічні речовини, які багато видів не можуть терпіти (наприклад, мініатюрні вулкани). Ці хемосинтетичні організми представляють як цікавість, так і торжество еволюції з точки зору того, як вони роблять їжу.
Як організми отримують їжу
Організми можна класифікувати як прокаріоти, клітини яких позбавлені зв’язаних мембраною органел і розмножуються безстатевим шляхом, або еукаріоти, клітини яких мають ДНК, укладену в ядра, і містять у цитоплазмі безліч мембранно пов’язаних органел. Серед зв’язаних мембраною органел є мітохондрії, а у рослин - хлоропласти.
Мітохондрії дозволяють усім еукаріотів аеробно розщеплювати глюкозу до вуглекислого газу, води та енергії; хлоропласти дозволяють рослинам будувати глюкозу з вуглекислого газу, оскільки вони не можуть її проковтнути.
Хемосинтез - це отримання вуглецю з вуглекислого газу плюс енергія з інших агентів, описаних нижче. Таким чином, хемосинтез тісно пов’язаний з фотосинтезом. Фактично, хемосинтетичні організми та фотосинтетичні організми складають автотрофи, або клас живих істот, які готують, а не поглинають, власну їжу. Як ви побачите, це можуть бути як прокаріоти, так і еукаріоти.
Що таке автотрофи?
Автотрофи - це організми, які можуть виробляти або синтезувати власну їжу, якщо є джерело вуглецю та джерело енергії. Це мінімальне джерело вуглецю зазвичай у формі вуглекислий газ (CO2), молекула, яка є практично скрізь на планеті та над нею.
Люди та інші тварини виводять їх із сміття. Рослини та інші автотрофи використовують його як паливо, підтримуючи один із найбільш великих і остаточних біохімічних циклів у природі.
Рослини - найбільш звичний тип автотрофів, але різні інші розкидають глобальну біосферу, часто далеку від людських очей. Водорості, фітопланктон та деякі бактерії є автотрофами. Зокрема, бактерії, які можуть вижити глибоко в морі, представляють особливий інтерес через їх хемосинтетичний метаболізм.
Хемосинтез: визначення
Хемосинтез це процес, при якому енергія отримується за допомогою мікробного посередництва певних хімічних реакцій. Джерелом енергії для хемосинтезу є енергія, що виділяється в результаті хімічної реакції (окислення неорганічної речовини), а не енергія, отримана від сонячного світла або іншого світла.
Джерелом вуглецю залишається CO2і кисень (як O2) повинен бути присутнім, щоб діяти на неорганічну молекулу, але ця неорганічна молекула може бути газоподібним воднем (H2), сірководень (H2S) або аміаку (NH3), залежно від оточуючого середовища. Будь-який вуглевод, що утворюється для використання клітиною, матиме вигляд (СН2O)N, оскільки це стосується всіх вуглеводів за визначенням.
Одне рівняння хемосинтезу зображує перетворення вуглекислого газу в вуглеводний, оскільки сірководень окислюється у воду та сірку:
CO2+ O2 + 4 год2S → CH2O + 4 S + 3 H2О
Хемосинтетичні бактерії та приклади життя
Деякі організми можуть вижити поблизу отворів з морським дном, оскільки вони виділяють воду з температурою близько 5-100 ° C (41-212 ° F). Це не зовсім тепле та привітне, але непослідовне та інколи бурхливе тепло краще, ніж відсутність тепла, якщо у вас є відповідне ферментативне обладнання.
Деякі «бактерії» в цих т. Зв гідротермальні вентиляційні спільноти є насправді Археї, прокаріотичні організми, тісно пов’язані з бактеріями (і раніше їх називали архебактеріями). Одним із прикладів є Metanopyrus kandleri, який з надзвичайною легкістю переносить дуже солоне і дуже тепле середовище. Цей вид отримує енергію з газоподібного водню і виділяє метан (СН4).