ORGANIZMY AUTOTROFICZNE: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2025

Te organizmy autotroficzne są żywymi organizmami, które mają zdolność produkowania własnej żywności. Oznacza to, że mogą wytwarzać złożone związki organiczne, takie jak tłuszcze, węglowodany lub białka, z prostych pierwiastków. W tym celu używają nieorganicznych reakcji chemicznych lub światła słonecznego.

Przykładami organizmów autotroficznych są rośliny, algi i cyjanobakterie. W ten sposób organizmy autotroficzne redukują dwutlenek węgla w celu wytworzenia związków organicznych, które są wykorzystywane w biosyntezie substancji. Ponadto magazynowana jest energia chemiczna do wykorzystania w różnych metabolizmach.

Organizm autotroficzny, drzewo. Źródło: pixabay.com.

Zdecydowana większość autotrofów wykorzystuje wodę jako środek redukujący, są jednak inne organizmy, które wykorzystują siarkowodór. Podobnie, biorąc pod uwagę źródło energii używane w reakcjach, autotrofy są klasyfikowane jako fotoautotrofy i chemoautotrofy.

Fotoautotrofy, reprezentowane przez rośliny, niektóre bakterie i zielone algi, wykorzystują energię słoneczną. Z drugiej strony chemoautotrofy wykorzystują siarkę lub azot jako źródło energii. Do tej grupy należą niektóre archeony i bakterie, takie jak bakterie siarkowe.

Pochodzenie i ewolucja

Istnieje wiele teorii, które próbują wyjaśnić pochodzenie życia na Ziemi. Wraz z nimi naukowcy prowadzą badania, aby dowiedzieć się, w jaki sposób przodkowie uzyskali energię do rozwoju.

Niektórzy eksperci sugerują, że autotrofy, jak są obecnie znane, prawdopodobnie wyewoluowały wtórnie w stosunku do pierwszych żywych form. Proces biochemiczny wykorzystywany przez organizmy fotosyntetyzujące do produkcji żywności jest wysoce wyspecjalizowany.

Może to sugerować, że takie adaptacje mogły wymagać długiego czasu i kolejnych ewolucyjnych modyfikacji. Jednak heterotrofy zależą od autotrofów w pożywieniu. Dlatego propozycje muszą obracać się wokół wyjaśnienia wątpliwości, które pojawiają się w obu przypadkach.

Pierwsze komórki autotroficzne

Istnieje teoria, która zakłada, że ​​organizmy autotroficzne są pierwszymi komórkami na Ziemi. Zgodnie z tymi podejściami struktury te zaspokajały swoje zapotrzebowanie na węgiel z CO2 znajdującego się w środowisku.

Aby wyjaśnić pojawienie się heterotrofów, naukowcy popierający tę hipotezę sugerują, że pierwsze chemoorganoheterotrofy rozwinęły się na podłożu podobnym do Escherichia coli.

Pierwsze komórki heterotroficzne

Inna grupa badaczy popiera pogląd, że pierwsze formy życia były organizmami heterotroficznymi, które później ustąpiły miejsca istotom autotroficznym.

Według niektórych teorii warunki panujące na Ziemi sprzyjały tworzeniu się aminokwasów i innych podstawowych związków niezbędnych do rozwoju życia. Na tej podstawie pierwsze heterotrofy były karmione przez te bloki energetyczne.

Jednak obfitość źródeł aminokwasów malała. Wywarło to silną presję ewolucyjną na heterotrofy, co spowodowało rozwój i specjalizację komórek zdolnych do wytwarzania własnego pożywienia poprzez fotosyntezę.

Te nowe istoty autotroficzne początkowo zależały od wariantu procesu fotosyntezy. Dlatego użyli siarkowodoru, który później został zastąpiony wodą, gdy interweniowała grupa cyjanobakterii.

W momencie, gdy woda wchodzi w proces fotosyntezy jako pierwiastek podstawowy, powstaje ważny produkt uboczny: tlen. To było wydalane do środowiska, gdzie stopniowo wzrastał jego poziom. W ten sposób prawdopodobnie wyewoluowała nowa odmiana życia heterotroficznego, które jest zdolne do oddychania wolnym tlenem.

Charakterystyka organizmów autotroficznych

- synteza ATP

Organizmy autotroficzne przekształcają energię pochodzącą ze Słońca w wiązania ATP w procesie fotosyntezy. Duża część tego ATP jest hydrolizowana w celu dostarczenia energii, która zostanie wykorzystana do konwersji dwutlenku węgla w sześciowęglowe cukry.

- Produkty fotosyntezy

Końcowym produktem fotosyntezy, która zachodzi w chloroplastach, jest sacharoza, disacharyd złożony z fruktozy i glukozy. To jest transportowane do tkanek, które metabolizują je na energię. W procesie tym powstaje również skrobia, która jest magazynowym źródłem węglowodanów.

Podobnie fotosynteza uwalnia tlen do środowiska. Istnieją jednak bakterie, takie jak fioletowe i zielone, w których nie ma produkcji tlenu. W nich zachodzi szczególny rodzaj procesu pozyskiwania energii słonecznej, zwany fotosyntezą beztlenową.

- Producenci

Rośliny są organizmami autotroficznymi i samodzielnie wytwarzają pożywienie. Organizmy heterotroficzne żywią się innymi organizmami

W łańcuchu pokarmowym organizmy autotroficzne tworzą grupę producentów. Stanowią one podstawę diety konsumentów pierwotnych, którzy jako roślinożercy żywią się głównie gatunkami roślin.

-Przesyłanie energii

Autotrofy przekształcają i przechowują energię w wiązaniach chemicznych cukrów prostych. Te polimeryzują, więc mogą być przechowywane jako długołańcuchowe węglowodany, w tym celuloza i skrobia. Produkowana jest również glukoza, która jest podstawą białek i tłuszczów.

Kiedy organizm heterotroficzny połknie organizm autotroficzny, zawarte w nim tłuszcze, węglowodany i białka pozwalają zwierzęciu na wykonywanie wszystkich niezbędnych funkcji metabolicznych.

Rodzaje organizmów autotroficznych

Fotoautotrofy

Cyanobacteria genus Lyngbya filaments (bakterie tlenowe typu fotosyntetycznego)

Organizmy fotoautotroficzne wykorzystują światło jako źródło energii do wytwarzania materii organicznej. W tym celu przeprowadzają proces fotosyntezy. Przykładem tego są rośliny, zielone algi i niektóre bakterie.

Chemoautotrofy

Chemoautotrofy to organizmy, które pozyskują energię z nieorganicznych procesów chemicznych. Obecnie organizmy te żyją głęboko, gdzie nie otrzymują światła słonecznego. Wiele z nich żyje wokół kominów wulkanicznych, gdzie ciepło ułatwia reakcje metaboliczne.

Przykłady organizmów autotroficznych

- Rośliny i zielone algi

Są to fotoautotrofy, ponieważ przekształcają światło słoneczne w zredukowany węgiel, który działa jako źródło energii chemicznej. Zielone algi i rośliny mają fundamentalne znaczenie w łańcuchu pokarmowym, ponieważ należą do grupy producentów pierwotnych.

- Bakterie żelaza

Bakterie żelaza są chemoautotrofami, ponieważ otrzymują energię z utleniania substancji organicznych lub nieorganicznych. Zwykle zamieszkują glebę, rzeki i obszary, w których występuje dużo żelaza, takie jak podziemne źródła wody.

- Bakterie siarkowe

Bakterie siarkowe występują w wodach stojących lub źródłach typu siarkowego. W przeciwieństwie do zielonych alg czy roślin nie wykorzystują wody jako środka redukującego, dlatego nie wytwarzają tlenu.

Bakterie siarkowe mają ogromne znaczenie dla ekosystemu, ponieważ stanowią ważną część obiegów siarki i węgla. Ponadto, jako producenci podstawowi, stanowią pożywienie dla szerokiej gamy organizmów wodnych.

Bibliografia

1. John A. Raven (2013). Ewolucja autotrofii w stosunku do zapotrzebowania na fosfor. Odzyskany z Academic.oup.com
2. Wikipedia (2019). Autotrofos. Odzyskany z en.wikipedia.org.
3. Słownik biologii (2019). Autotrof. Odzyskany z biologydictionary.net.
4. F. Sage. (2008). Autotrofy. Odzyskany z sciencedirect.com.
5. R. Strong. (2008). Łańcuchy pokarmowe i sieci pokarmowe. Odzyskany z sciencedirect.com.
6. Vrede, AD Kay. (2008). Ekofizjologia organizmu. Odzyskany z sciencedirect.com.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016). O pochodzeniu heterotrofii. Pobrane z www.ncbi.nlm.nih.gov
8. González-Toril E. (2011) Autotroph. Encyklopedia astrobiologii. Skoczek. Odzyskany z link.springer.com.
9. Brennan, John (2019). Czy heterotrofy wyewoluowały z autotrofów? Odzyskany z sciencing.com.