Войти
Venenivibrio stagnispumantis получает энергию за счет окисления газообразного водорода. В биохимии хемосинтез является биологическим преобразование одной или нескольких углеродсодержащих молекул (обычно диоксида углерода или метана ) и питательных веществ в органические вещества с использованием окисления неорганических соединений (например, газообразный водород, сероводород ) или ионы железа в качестве источника энергии, а не солнечный свет, как в фотосинтез. Хемоавтотрофы, организмы, которые получают углерод из двуокиси углерода путем хемосинтеза, филогенетически разнообразны, но также группы, которые включают заметные или биогеохимически важные таксоны, включают окисляющие серу гамма и эпсилон протеобактерии, Aquificae, метаногенные археи и нейтрофильные железоокисляющие бактерии.
Многие микроорганизмы в темных районах океанов использовать хемосинтез для производства биомассы из одиночных молекул углерода. Можно выделить две категории. В тех редких местах, где доступны молекулы водорода (H 2), энергия, доступная в результате реакции между CO 2 и H 2 (приводящей к образованию метана, CH 4) может быть достаточно большим, чтобы стимулировать производство биомассы. Альтернативно, в большинстве океанических сред энергия для хемосинтеза поступает из реакций, в которых окисляются такие вещества, как сероводород или аммиак. Это может происходить в присутствии кислорода или без него.
Многие хемосинтезирующие микроорганизмы потребляются другими организмами в океане, и симбиотические ассоциации между хемосинтезаторами и дышащими гетеротрофами довольно распространены. Большие популяции животных могут поддерживаться хемосинтетическими вторичными продуктами в гидротермальных источниках, клатратах метана, холодных выходах, китовых водопадах и изолированная пещерная вода.
Была выдвинута гипотеза, что анаэробный хемосинтез может поддерживать жизнь под поверхностью Марса, спутника Юпитера Европы и другие планеты. Хемосинтез, возможно, также был первым типом метаболизма, который развился на Земле, что привело к дальнейшему развитию клеточного дыхания и фотосинтеза.
гигантские трубчатые черви используют бактерии в своих трофосомах для фиксации углекислого газа (используя сероводород в качестве электрона и кислорода или нитрата в качестве источника энергии) и производят сахара и аминокислоты. Некоторые реакции дают серу:
Вместо этого высвобождения газообразного кислорода при фиксации диоксида углерода, как в фотосинтезе, хемосинтез сероводорода производит твердые глобулы серы в процессе. У бактерий, способных к хемоавтотрофии (форма хемосинтеза), таких как пурпурные серные бактерии, желтые глобулы серы присутствуют и видны в цитоплазме.
У гигантских трубчатых червей (Riftia pachyptila ) вместо кишечника есть орган, содержащий хемосинтезирующие бактерии. В 1890 году Сергей Виноградский предложил новый тип жизненного процесса называется «аноргоксидант». Его открытие показало, что некоторые микробы могут жить исключительно на неорганической материи, и появилось во время его физиологических исследований в 1880-х годах в Страсбурге и Цюрихе на серных, железных и азотных бактериях.
В 1897 году Вильгельм Пфеффер ввел термин «хемосинтез» для производства энергии путем окисления неорганических веществ в связи с автотрофной ассимиляцией диоксида углерода - что могло бы быть названный сегодня хемолитоавтотрофией. Позже этот термин будет расширен, чтобы включить также хемоорганоавтотрофов, которые представляют собой организмы, которые используют органические энергетические субстраты для ассимиляции диоксида углерода. Таким образом, хемосинтез можно рассматривать как синоним хемоавтотрофии.
Термин «хемотрофия », менее ограничительный, будет введен в 1940-х годах Андре Львоффом для производства энергии за счет окисления доноров электронов, органических или нет, связанных с авто- или гетеротрофией.
Предположение Виноградского подтвердилось почти 90 лет спустя, когда гидротермальные источники океанические жерла были предсказаны в 1970-х годах. Горячие источники и странные существа были обнаружены Элвином, первым в мире глубоководным аппаратом для подводного плавания, в 1977 году в Галапагосском разломе. Примерно в то же время тогдашняя аспирантка Коллин Кавано предложила хемосинтетические бактерии, окисляющие сульфиды или элементарную серу, в качестве механизма, с помощью которого трубчатые черви могли выжить вблизи гидротермальных источников. Позже Кавано удалось подтвердить, что это действительно был метод, с помощью которого черви могли процветать, и, как правило, ему приписывают открытие хемосинтеза.
Телесериал 2004 года, ведущий Билла. Най назвал хемосинтез одним из 100 величайших научных открытий всех времен.
В 2013 году исследователи сообщили об открытии бактерий, обитающих в породах океаническая кора под толстыми слоями отложений и помимо гидротермальных жерл, образующихся по краям тектонических плит. Предварительные данные заключаются в том, что эти бактерии питаются водородом, образующимся в результате химического восстановления оливина морской водой, циркулирующей в мелких жилах, пронизывающих базальт, составляющий океаническую кору. Бактерии синтезируют метан, соединяя водород и углекислый газ.
