Kjemotrofi

Den chemotrophy er en trofisk typen karakteriserer modus for ernæring av levende organismer .

Vi snakker om kjemotrofi for organisasjoner som finner den nødvendige energien til utvikling av cellene sine uten bruk av lys fra solen (eller fra en kunstig kilde). Det betegner tvetydig metabolismer med en uorganisk kjemisk energikilde. Tvetydigheten kommer av det faktum at prefikset chimio betegner den kjemiske naturen til energikilden, ofte organisk, som i Dyr. Dette chemo metabolisme (inorga) er kjent siden XIX th  århundre i noen bakterier. Det ble oppdaget på slutten av 1970-tallet i avgrunne biocenoser på svarte røykere og endte paradigmet med å plassere fotosyntese i starten av en hvilken som helst næringskjede .

Enkelte evolusjonsteorier og livets opprinnelse postulerer at livet kunne ha dukket opp med kjemotrofiske arter, på den dype havbunnen, i sprekker i stein eller på leire.

Biokjemiske prinsipper

Kjemosyntese er den biologiske omdannelsen av molekyler som inneholder ett eller flere karbonatomer (vanligvis karbondioksid eller metan ) til næringsstoffer som kan brukes til å danne organisk materiale. Organismer som praktiserer den bruke oksydasjon av uorganiske molekyler ( hydrogen , hydrogen sulfide ) eller metan som en kilde for energi , i stedet for sollyset som brukes av fotosyntetiske organismer for å fremstille komplekse organiske forbindelser.

Kjemotrofiske organismer

Alle kjente organismer som er i stand til å syntetisere organiske molekyler gjennom kjemosyntese er fylogenetisk spesifikke, men tilhører taksonomiske grupper inkludert ikke-ekstremofile arter.

Dette er grupper som spiller en viktig biogeokjemisk rolle . De forstår :

• av proteobakterier som oksiderer svovel (kalt gamma og epsilon);
• av Aquificaeles  ;
• av archaea metanogener;
• nøytrofile bakterier som oksiderer jern.

Noen reaksjoner frigjør svovel, i stedet for å frigjøre oksygen som ved fotosyntese, som kan danne faste krystaller eller kuler når de skilles ut. I bakterier som produserer svovel på denne måten, er gule svovelceller tilstede og synlige i cytoplasmaet. De spiller en viktig rolle i svovelsyklusen .

Mange mikroorganismer som lever i mørke, dype områder av havet kan bruke kjemosyntese til å produsere biomasse fra karbonmolekyler. Det kan skilles mellom to hovedkategorier:

• I noen sjeldne steder hvor hydrogen (H- 2 ) molekyler er tilgjengelige, den energi som er tilgjengelig fra reaksjonen mellom CO 2 og H- 2 (som fører til produksjon av metan, CH 4 ) kan være stor nok til å forårsake produksjon av biomasse.
• Alternativt, i de fleste havmiljøer, kommer energien for kjemosyntese fra reaksjoner som involverer oksidasjon av stoffer som hydrogensulfid eller ammoniakk . Dette kan skje med eller uten tilstedeværelse av oksygen i mediet.

Klassifisering

I henhold til arten av forbindelsen oksydert av organismer, er de klassifisert blant:

• det organotrofiske med organiske molekyler;
• det litotrofe , ved bruk av uorganiske forbindelser.

Et annet skille kan gjøres mellom kjemotrofer, avhengig av karbonkilden som brukes til å syntetisere molekylene deres:

• det autotrofe som bruker karbon fjernet fra karbondioksidet eller karbonatene; det kjemoautotrofe (eller kjemo-autotrofe) kan syntetisere alle molekylene fra karbondioksid ved å bruke energien i uorganiske molekyler og uten å bruke sollys. Chemoautotrophs er generelt litotrofe, og er hovedsakelig bakterier og mer spesielt ekstremofile archaea . De er de viktigste produsentene av ekstreme økosystemer som røykere fra havet. Denne gruppen består av metanogener , halofiler og termofiler . Det er også svovelreduserende bakterier, nitrifiserende bakterier ( Nitrobacter , Nitrosomonas ...) og termoacidophilic bakterier.
• det heterotrofiske , som krever en kilde til organisk karbon  ; de chemoheterotrophs kan bruke karbondioksid direkte og må tilveiebringe i det minste en kilde for organisk karbon slik som glukose .

Posisjon i matnett

I miljøer der lys ikke trenger gjennom, eller i visse ekstreme miljøer (veldig varme, anoksiske osv.), Er det bare kjemosyntetiske mikroorganismer som kan leve. De kan igjen konsumeres av andre organismer i havet. De kan også være en del av symbiotiske assosiasjoner mellom kjemosyntetiske organismer og heterotrofiske organismer. Dette er for eksempel det som oppstår rundt hydrotermiske ventilasjoner eller kaldt siver , i havbunnen. I disse miljøene, mye mindre sjeldne enn tidligere antatt, kan betydningsfulle populasjoner på mer enn hundre dyrearter leve av den primære kjemosyntetiske produksjonen av noen få arter som utnytter hydrotermiske ventilasjoner, klatrater av metan, kaldt siver eller lik av store forfallne hvaler.

Vitenskapelig interesse

Det har blitt merket siden 1970-tallet.

• Metanet som produseres av menneskelig og jordbruksavfall (inkludert husdyr) utgjør et problem fordi det er dårlig utvunnet og fordi det er en kraftig klimagass. Bedre forståelse av hvordan andre arter kan utnytte den er en mulig kilde til nye løsninger.
• Metan er rikelig i universet. En hypotese er at kjemosyntese kan tillate liv under Mars overflate, under isen av månen Europa av Jupiter eller månen Enceladus av Saturn eller på andre planeter.
• Kjemotrofiske organismer viser også uvanlig motstandskapasitet i ekstreme miljøer. Disse egenskapene er av interesse for industri, landbruk, økologi, yrkeshåndtering av jord, som for eksempel romfart.

Se også

Relaterte artikler

• Biokjemi
• Oksidasjonsreduksjonsreaksjon
• Trofisk type
• Afotisk sone
• Avgrunn , havgrøft
• Abyssal slette
• Ubåtmontering
• Undervanns vulkan
• Hydrotermisk montering
• Kald oser
• Marin biologisk mangfold
• Ekstremofil

Merknader og referanser