חיידקים אוטוטרופיים: מאפיינים, הבדלים עם הטרוטרופים ודוגמא - ביולוגיה - 2025

החיידקים אוטוטרופי הם מיקרואורגניזמים בעלי מנגנון חילוף חומרים מורכב למדי. חיידקים אלה מסוגלים להטמיע חומר אורגני, להפוך אותו לחומר אורגני, בו הם משתמשים אז בכדי להפוך את הבי מולקולות הנחוצות להתפתחותם.

לכן סוגים אלה של מיקרואורגניזמים הם עצמאיים, מתנהגים כמו אורגניזמים החיים בחופשיות. הם לא צריכים לפלוש לאורגניזמים אחרים, או לפרק חומר אורגני מת, כדי להשיג את החומרים המזינים שהם צריכים כדי לשרוד.

חיידקים אוטוטרופיים אדומים וירוקים. מקור: publicdomainpictures.net

חיידקים אוטוטרופיים ממלאים תפקיד בסיסי במערכת האקולוגית, מכיוון שהם מספקים את החומר האורגני הדרוש להתפתחותם של יצורים חיים אחרים. כלומר, הם ממלאים פונקציות חיוניות לשמירה על איזון אקולוגי.

אורגניזמים אלה נחשבים כצורת החיים הראשונה בכוכב הלכת; ובמערכות אקולוגיות רבות הם מפעילים את שרשרת המזון.

חיידקים אוטוטרופיים נמצאים בגומחות אקולוגיות שונות. לדוגמה, שלג ימי בוצי, מים טריים ומלוחים, מעיינות חמים, קרקעות, בין היתר, המייצרים חומר אורגני.

מאפייני חיידקים אוטוטרופיים

בהתאם למערכת המטבולית בה חיידקים אוטוטרופיים משתמשים בכדי לקחת תרכובות אורגניות ולהפוך אותם לתרכובות אורגניות, הם מסווגים כתמונות פוטו-אוטוטרופיות או כימוטו-אוטוטרופים.

תמונות אוטוטרופות

אורגניזמים פוטו-אוטוטרופיים כוללים אצות, צמחים וכמה חיידקים. הם מאופיינים על ידי שימוש באור השמש כמקור אנרגיה לביצוע תהליך הטרנספורמציה של אורגני לחומר אורגני.

במקרה של חיידקים פוטו-אוטוטרופיים, אלה מחליפים בתורם לחומרים חמצןיים ואוטו-חמצןיים.

חיידקים פוטו אוטוטרופיים חמצן

בסוג זה של חיידקים, מתרחש תהליך הפוטוסינתזה, אשר מורכב מלכידת אנרגיה סולארית דרך פיגמנט ירוק הנקרא בקטריוכלורופיל, והפיכתו לאנרגיה כימית.

האנרגיה משמשת להוצאת הפחמן הדו-חמצני מהסביבה ויחד עם מים ומלחים מינרלים לייצור גלוקוז וחמצן. הגלוקוז משמש לתהליכים מטבוליים פנימיים והחמצן משתחרר מבחוץ.

חיידקים פוטו-אוטוטרופיים אנוקסוגניים

הם מאופיינים בכך שהם חיידקים אנאירוביים, מכיוון שהם אינם משתמשים בחמצן בתהליך הנשימה, מבלי שזה יפגע בהם. הם משתמשים גם באור שמש כמקור אנרגיה. חלקם מחמצנים את Fe ² בהיעדר חמצן.

כימותרפיה

חיידקים כימוטוטרופיים משתמשים באנרגיה כימית לתהליכים מטבוליים שלהם. זה מתקבל מחמצון של תרכובות אורגניות, בנוסף לשימוש ב- CO2 כמקור פחמן.

יסודות אנאורגניים מופחתים שנלקחו מהסביבה כוללים מימן גופרתי, גופרית יסודית, ברזל ברזלי, מימן מולקולרי ואמוניה.

קיומם מבטיח את חייהם של יצורים חיים אחרים, מכיוון שהתרכובות האורגניות שהן לוקחות מהסביבה רעילות למיקרואורגניזמים אחרים. יתרה מזאת, ניתן להטמיע את התרכובות המשוחררות על ידי חיידקים אוטוטרופיים על ידי כמה חיידקים הטרוטרופיים.

חיידקים כימוטוטרופיים הם רבים מאוד. בדרך כלל הם חיים במערכות אקולוגיות עוינות, כלומר הם קיצוניים.

ישנם גם אורגניזמים אחרים שמתנהגים כמו אוטוטרופים אך שייכים לתחומים אחרים. לדוגמה, תחום Archaea (מתנוגנים ותרמואסידופילים). עם זאת, מכיוון שהם אינם חיידקים תקינים, הם לא ייחשבו במאמר זה.

חיידקים אוטוטרופיים מסווגים להלופילים, מחמצני גופרית ומפחיתים, מזיקים, חיידקי ברזל וחיידקי אנמוקס.

הלופילים

הם חיידקים שיכולים לעמוד בריכוזים גבוהים של מלח. חיידקים אלה הם בדרך כלל הלופילים קפדניים או קיצוניים. הם חיים בסביבות ימיות, כמו ים המלח.

מחמצני גופרית

הם ידועים גם כחיידקים סולפוקסידנטים. מיקרואורגניזמים אלה מוציאים את הגופרית האורגנית מהסביבה כדי לחמצן אותה ולייצר מוצרים מטבוליים משלהם.

כלומר, הם לוכדים מימן גופרתי (גז ריחני) הנוצר על ידי פירוק של תרכובות אורגניות המכילות סולפט, המתבצעות על ידי חיידקים הטרוטרופיים אנאירוביים.

חיידקי הסולפוקסידנטים הם כימוטו-אוטוטרופים אירוביים וממירים מימן גופרתי לגופרית יסודית.

הם עומדים בטמפרטורות גבוהות, חיים בנישות אקולוגיות קיצוניות כמו הרי געש פעילים, מעיינות חמים או פתחי אוורור הידרותרמיים אוקיאניים, ובמשקעים מפיריט (מינרל סולפיד ברזל).

חיידקי ברזל

ניתן למצוא אותם בקרקעות עשירות ברזל, נהרות ומי תהום. חיידקים מסוג זה לוקחים יוני ברזל ולעיתים מנגן במצבם המופחת ומחמצנים אותם ויוצרים תחמוצת ברזל או מנגן.

תחמוצת ברזל נותנת למצע בו חיידקים אלה חיים צבע אדמדם-כתום.

Nitrifiers

הם חיידקים שאחראים על חמצון של תרכובות חנקן אורגניות מופחתות, כמו אמוניום או אמוניה, כדי להמיר אותם לחנקה.

ניתן למצוא אותם על הקרקע, במים מתוקים ובמים מלוחים. הם מתפתחים באופן מלא במקומות בהם קיים שיעור גבוה של פירוק חלבונים, וכתוצאה מכך ייצור אמוניה.

חיידקי אנמוקס

מדובר בחיידקים המחמצנים אנאירובית את יון האמוניום והניטריט ויוצרים גז חנקן.

הבדלים בין חיידקים אוטוטרופיים להטרוטרופיים

סגנון חיים

כל סוגי החיידקים האוטוטרופיים (פוטו-אוטוטרופים וכימותרפיה) הם חיים חופשיים, מאפיין שהם חולקים עם פוטוהוטרופיים, בעוד שכימותרוטרופים צריכים להשיג את חומרי התזונה שלהם על ידי טפיל אורגניזמים מסוג אחר.

לעומת זאת, חיידקים כימואוטוטרופיים שונים מהכימותרוטרופים לפי בית הגידול בו הם מתפתחים. חיידקים כימוטוטרופיים חיים לעיתים קרובות בתנאים סביבתיים קיצוניים, שם הם מחמצנים יסודות אנאורגניים רעילים למיקרואורגניזמים אחרים.

לעומת זאת, חיידקים כימותרוטרופיים חיים בדרך כלל בתוך אורגניזמים גבוהים יותר.

תְזוּנָה

חיידקים אוטוטרופיים משתמשים בחומר אורגני כדי לסנתז תרכובות אורגניות. הם זקוקים רק למים, מלחים אורגניים ופחמן דו חמצני כמקור פחמן כדי לחיות.

בעוד שחיידקים הטרוטרופיים זקוקים לגדילתם ופיתוחם מקור פחמן מתרכובות אורגניות מורכבות שכבר נוצרו, כמו גלוקוזה.

מחקר מיקרוסקופי

ניתן לבצע ספירת חיידקים אוטוטרופיים ממערכות אקולוגיות מסוימות בשיטת המיקרוסקופיה המבוססת על epifluorescence.

בטכניקה זו נעשה שימוש בפלואורוכרום כמו פרימולין ומסנני עירור לתאורה כחולה ואולטרה סגולה. חיידקים אוטוטרופיים נבדלים מהטרוטרופים בכך שהם צבועים בצבע לבן-כחול בהיר, מבלי להסוות את הפלואורסצנטיות האוטומטית של החיידק-כלורופיל, ואילו ההטרוטרופים אינם מכתימים.

יצרני מחלות

חיידקים אוטוטרופיים הם ספראפיטים ואינם גורמים למחלות אצל בני אדם, מכיוון שהם אינם צריכים להפיל אורגניזמים גבוהים יותר בכדי לחיות.

לעומת זאת, החיידקים הגורמים למחלות זיהומיות בבני אדם, בעלי חיים וצמחים שייכים לקבוצת החיידקים ההטרוטרופיים, ובמיוחד כימותרוטרופים.

דוגמאות למינים חיידקים אוטוטרופיים

תאי צילום חמצן

בסיווג זה נמצאים ציאנובקטריה. אלה התאים הפרוקריוטיים היחידים שמבצעים פוטוסינתזה חמצן.

הם חיידקים מימיים, הנפוצים ביותר הם הסוגות פרוכלורוקוקוס ו- Synechococcus. שניהם מהווים חלק מהפיקופלנקטון הימי.

ידועות גם הסוגות Chroococcidiopsis, Oscillatoria, Nostoc ו- Hapalosiphon.

פוטו-אוטוטרופים פוטנציאליים חמצן

בסיווג זה הם:

- החיידקים הסגולים או האדומים שאינם גופרתיים Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodomicrobium vannielii. עם זאת, הם יכולים גם להתפתח פוטו -טרוטרופית.

- אדום סגול או גופרי: Wine chrome, Thiospirillum jenense, Thiopedia rosea.

- ירקות שאינם גופרתיים: כלורופלקסוס וכלורונמה.

- ירקות גופרתיים: כלורוביום לימיקולה, Prosthecochloris aestuarii, Pelodictyon clathratiforme.

- הליוביקטריום צנוע.

כימותרפיה

חיידקי גופרית חסרי צבע

דוגמאות: Thiobacillus thiooxidans, Hydrogenovibrio crunogenus.

חיידקי חנקן

דוגמאות: חיידקים מהסוגות ניטרוסומונאס, ניטרוסוקוקוס, ניטרובקטר וניטרוקוקוס.

חיידקי ברזל

דוגמאות: Thiobacillus ferrooxidans, Actidithiobacillus ferrooxidans ו- Leptospirilum ferroxidans.

חיידקי מימן

הם משתמשים במימן מולקולרי כדי לבצע את התהליכים החיוניים שלהם. דוגמא לחיידק מימן.

חיידקי אנמוקס

דוגמאות לזני מים מתוקים: ברוקדיה, קואניה, ג'טניה, אנמוקסוגלובוס.

דוגמא לזן מים מלוחים: סקלינדואה.

הפניות

1. Henao A, Comba N, Alvarado E, Santamaría J. חיידקים אוטוטרופיים והטרוטרופיים הקשורים לשלג ימי בוצי על שוניות עם נגר יבשתי. אוניברסיטת מדעי המחקר 2015, 20 (1): 9-16.
2. "מתנוגנזה." ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. 28 נובמבר 2018, 19:53 UTC. 5 במאי 2019, 21:11, ניתן להשיג ב: es.wikipedia.org.
3. אנמוקס. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. 24 דצמבר 2016, 12:22 UTC. 5 במאי 2019, 21:13, es.wikipedia.org
4. Gastón J. חיסול סולפטים בכור מיטה נע-אירובי. עבודת גמר ללימודי תואר שני בהנדסה סביבתית. 2088, המכון להנדסה UNAM. ניתן להשיג ב: ptolomeo.unam
5. חיידקים מרגיזים. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. 16 נובמבר 2018, 15:13 UTC. 5 במאי 2019, 22:21
6. Corrales L, Antolinez D, Bohórquez J, Corredor A. חיידקים אנאירוביים: תהליכים המבצעים ותורמים לקיימות החיים על פני כדור הארץ. לא הולך. 2015; 13 (23): 55-81. ניתן להשיג ב: scielo.org.