אורגניזמים אוטוטרופיים: מאפיינים ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

אורגניזמים אוטוטרופי חיים אורגניזמים שיש להם את היכולת לייצר מזון משלהם. כלומר, הם יכולים לייצר תרכובות אורגניות מורכבות, כמו שומנים, פחמימות או חלבונים, מאלמנטים פשוטים. לשם כך הם משתמשים בתגובות כימיות לא אורגניות או אור שמש.

דוגמאות לאורגניזמים אוטוטרופיים הם צמחים, אצות וציאנובקטריה. לפיכך, אורגניזמים אוטוטרופיים מפחיתים פחמן דו חמצני ליצירת תרכובות אורגניות, המשמשות לביוסינתזה של חומרים. בנוסף, אנרגיה כימית מאוחסנת לשימוש בחילוף חומרים שונים.

אורגניזם אוטוטרופי, עץ. מקור: pixabay.com.

הרוב המכריע של האוטוטרופים משתמשים במים כחומר מקטין, אולם ישנם אורגניזמים אחרים המשתמשים במימן גופרתי. באופן דומה, בהתחשב במקור האנרגיה המשמש בתגובות, האוטוטרופים מסווגים כ- photoautotrophs ו- chemoautotrophs.

פוטו-אוטוטרופים המיוצגים על ידי צמחים, כמה חיידקים ואצות ירוקות, משתמשים באנרגיה מאור השמש. מצד שני, כימואוטוטרופים משתמשים בגופרית או בחנקן כמקור אנרגיה. חלק מהארכיאה והחיידקים, כמו חיידקי הגופרית, שייכים לקבוצה זו.

מקור ואבולוציה

ישנן תיאוריות שונות שמנסות להסביר את מקור החיים על פני האדמה. יחד עם אלה, מדענים מבצעים מחקר כדי לגלות כיצד אבות אבות אלו השיגו את האנרגיה להתפתחות.

חלק מהמומחים מציעים כי אוטוטרופים, כפי שהם ידועים כיום, יתכן והתפתחו משניים לצורות החיים הראשונות. התהליך הביוכימי בו אורגניזמים פוטוסינתטיים משתמשים בכדי לייצר את מזונם הוא מתמחה ביותר.

זה יכול לרמז כי התאמות כאלה עשויים לדרוש זמן רב ושינויים אבולוציוניים רצופים. עם זאת, הטרוטרופים תלויים באוטוטרופים לאוכל. לכן על ההצעות להסתובב בבירור הספקות שעולים בשני המקרים.

תאים אוטוטרופיים ראשונים

יש תיאוריה המניחה אורגניזמים אוטוטרופיים כתאים ראשונים בכדור הארץ. על פי גישות אלה, מבנים אלה סיפקו את צורכי הפחמן שלהם מה- CO2 שנמצא בסביבה.

על מנת להסביר את הופעתן של הטרוטרופים, המדענים התומכים בהשערה זו מציעים כי הכימורגאנוטרוטרופים הראשונים התפתחו על מצע הדומה לזה של Escherichia coli.

תאים הטרוטרופיים ראשונים

קבוצה אחרת של חוקרים תומכת ברעיון כי צורות החיים הראשונות היו אורגניזמים הטרוטרופיים, אשר אחר כך פינו את מקומן ליצורים אוטוטרופיים.

על פי כמה תיאוריות, התנאים הקיימים בכדור הארץ העדיפו את היווצרותן של חומצות אמינו ותרכובות בסיסיות אחרות להתפתחות החיים. על סמך זה, ההטרוטרופים הראשונים ניזונו מגושי האנרגיה הללו.

עם זאת, שפע מקורות חומצות האמינו הלך וקטן. זה הפעיל לחץ אבולוציוני חזק על ההטרוטרופים שגרמו להתפתחות והתמחות של תאים שהיו מסוגלים לייצר מזון משלהם, באמצעות פוטוסינתזה.

היצורים האוטוטרופיים החדשים הללו היו תחילה תלויים בגרסה של התהליך הפוטוסינתטי. לפיכך, הם השתמשו במימן גופרתי, שהוחלף מאוחר יותר במים, כאשר קבוצת הציאנובקטריה התערבה.

ברגע שהמים נכנסים לפוטוסינתזה כאל יסוד, נוצר תוצר לוואי חשוב: חמצן. זה הופרש לסביבה, שם לאט לאט עלו רמותיה. כך, ככל הנראה, התפתח מגוון חדש של חיים הטרוטרופיים, אלו עם היכולת לנשום חמצן חופשי.

מאפייני אורגניזמים אוטוטרופיים

- סינתזת ATP

אורגניזמים אוטוטרופיים הופכים את האנרגיה שמגיעה מהשמש לקשרי ATP, בתהליך הפוטוסינתזה. חלק ניכר מ- ATP זה מנוזל על ידי הידרוליזה על מנת לספק אנרגיה, שתשמש בהמרת פחמן דו חמצני לסוכרים שש פחמן.

- תוצרי פוטוסינתזה

כתוצר הסיום של הפוטוסינתזה, המתרחש בכלורופלסטים, הוא סוכרוז, דיסכריד המורכב מפרוקטוז וגלוקוזה. זה מועבר לרקמות, שמטבוליזם אותו לאנרגיה. כמו כן, תהליך זה מייצר עמילן המהווה מקור אחסון לפחמימות.

באופן דומה, פוטוסינתזה משחררת חמצן לסביבה. עם זאת, ישנם כמה חיידקים, כמו סגול וירוק, שבהם אין ייצור חמצן. באלה מתבצע סוג מיוחד של תהליך אנרגיה סולארית, המכונה פוטוסינתזה אנוקסגנית.

- מפיקים

צמחים הם אורגניזמים אוטוטרופיים והם מכינים מזון משלהם. אורגניזמים הטרוטרופיים ניזונים מאורגניזמים אחרים

בתוך שרשרת המזון, אורגניזמים אוטוטרופיים מהווים את קבוצת היצרנים. אלה הם הבסיס לתזונה של צרכנים ראשוניים, שכאביני עשב, ניזונים בעיקר ממיני צמחים.

-העברת אנרגיה

אוטוטרופים ממירים ומאחסנים אנרגיה לקשרים כימיים של סוכרים פשוטים. אלה מפולימרים כך שניתן לאחסן אותם כפחמימות ארוכות שרשרת, כולל תאית ועמילן. גלוקוז מיוצר גם הוא, והוא הבסיס לחלבונים ושומנים.

כאשר אורגניזם הטרוטרופי נוטל אורגן אוטוטרופי, השומנים, הפחמימות והחלבונים שהם מכילים מאפשרים לבעל החיים לבצע את כל תפקידיו המטבוליים החיוניים.

סוגי אורגניזמים אוטוטרופיים

תמונות אוטוטרופות

סוגים של חיידק Cyanobacteria Lyngbya (חיידקים מסוג פוטוסינתטי חמצן)

אורגניזמים פוטו-אוטרופיים משתמשים באור כמקור אנרגיה לייצור חומר אורגני. לשם כך הם מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה. דוגמא לכך הם צמחים, אצות ירוקות, וחיידקים מסוימים.

כימותרפיה

כימואוטוטרופים הם אורגניזמים המקבלים אנרגיה מתהליכים כימיים אורגניים. נכון לעכשיו, אורגניזמים אלה חיים עמוק, שם הם אינם מקבלים אור שמש. רבים חיים סביב פתחי אוורור וולקניים, שם החום מקל על תגובות מטבוליות.

דוגמאות לאורגניזמים אוטוטרופיים

- צמחים ואצות ירוקות

אלה הם פוטו-אוטוטרופים, מכיוון שהם הופכים את אור השמש לפחמן מופחת, המשמש כמקור לאנרגיה כימית. אצות וצמחים ירוקים הם בסיסיים בשרשרת המזון, מכיוון שהם חלק מקבוצת היצרנים הראשוניים.

- חיידקי ברזל

חיידקי ברזל הם כימואוטוטרופים, מכיוון שהם מקבלים אנרגיה מחמצון של חומרים אורגניים או אורגניים. הם בדרך כלל מאכלסים את האדמה, בנהרות ובאזורים בהם ברזל שופע, כמו מקורות מים תת קרקעיים.

- חיידקי גופרית

חיידקי גופרית נמצאים במים עומדים או במעיינות מסוג גופרית. בשונה מאצות או צמחים ירוקים, הם אינם משתמשים במים כחומר מצמצם, ולכן הם אינם מייצרים חמצן.

לחיידקי הגופרית האדומה חשיבות רבה למערכת האקולוגית, מכיוון שהם מהווים חלק חשוב ממעגלי הגופרית והפחמן. בנוסף, כמפיקים ראשוניים הם מהווים מזון למגוון רחב של אורגניזמים מימיים.

הפניות

1. ג'ון א. רייבן (2013). התפתחות האוטוטרופיה ביחס לדרישת הזרחן. התאושש מ- academic.oup.com
2. ויקיפדיה (2019). אוטוטרופוס. התאושש מ- en.wikipedia.org.
3. מילון ביולוגיה (2019). אוטוטרוף. התאושש מ- biologydictions.net.
4. פ. מרווה. (2008). אוטוטרופים. התאושש מ- sciencedirect.com.
5. ר 'חזק. (2008). שרשראות מזון ומזון רשת. התאושש מ- sciencedirect.com.
6. Vrede, AD קיי. (2008). אקופיזיולוגיה אורגניזם. התאושש מ- sciencedirect.com.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016). על מקור ההטרוטרופי. נשלח מ- www.ncbi.nlm.nih.gov
8. גונזלס-טוריל א '(2011) אוטוטרוף. אנציקלופדיה של אסטרוביולוגיה. שפרינגר. התאושש מ- link.springer.com.
9. ברנן, ג'ון (2019). האם הטרוטרופים התפתחו ממטרוטרופים? התאושש מ- sciencing.com.