Kemosyntesens energikilde:Hvordan livet trives uden sollys

Af Kevin Beck | Opdateret Mar242022

Alle levende organismer er afhængige af ATP (adenosintrifosfat) til at drive metaboliske, syntetiske og reproduktive processer. De fleste bruger glukose som et let nedbrydeligt næringsstof, men i ekstreme miljøer, hvor lys er fraværende, har livet udviklet alternative strategier.

Fra glukose til kemosyntese

I veloplyste økosystemer fanger fotosyntetiske autotrofer sollys for at omdanne CO₂ til kulhydrater, mens heterotrofer får energi ved at indtage organisk stof. I den modsatte ende af spektret udnytter kemotrofe organismer den energi, der frigives ved kemiske reaktioner, for at binde CO₂ til organiske forbindelser.

Hvad er autotrofer?

Autotrofer syntetiserer deres egen mad ud fra uorganisk kulstof (normalt CO₂) og en energikilde. Denne gruppe omfatter planter, alger, planteplankton og talrige bakterier og arkæer. De spiller en central rolle i globale biogeokemiske kredsløb.

Definition af kemosyntese

Kemosyntese er den mikrobielle mediering af uorganiske kemiske reaktioner, der frigiver energi. I modsætning til fotosyntese er den ikke afhængig af lys. Kulstofkilden forbliver CO₂, mens det oxiderbare uorganiske substrat kan være svovlbrinte (H₂S), hydrogengas (H₂) eller ammoniak (NH₃), afhængigt af miljøet.

Den klassiske reaktion for svovloxiderende bakterier er:

CO₂ + O₂ + 4H2S → CH2O + 4S + 3H2O

Her tjener det producerede kulhydrat (CH₂O) som organismens energireserve, mens elementært svovl og vand er biprodukter.

Livet omkring hydrotermiske ventilationsåbninger

Hydrotermiske ventilationsåbninger - havbundens sprækker, der udsender overophedede, kemisk rige væsker - skaber nicher, hvor kemosyntetiske samfund blomstrer. Temperaturer varierer fra 5°C til 100°C (41°F til 212°F), et barskt, men energisk gunstigt miljø for specialiserede enzymer.

Mange udluftningsindbyggere er ikke "bakterier" i streng forstand, men archaea, en særskilt gren af prokaryoter. Et bemærkelsesværdigt eksempel er Methanopyrus kandleri , som trives i høj saltholdighed og temperatur, udvinder energi fra H₂ og producerer metan (CH₄).

Disse organismer illustrerer, hvordan liv kan udnytte uorganisk kemi til at opretholde økosystemer uafhængigt af sollys, og danner grundlaget for dybhavsfødevæv.