АВТОТРОФНЫЕ ОРГАНИЗМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В автотрофные организмы живые организмы , которые обладают способностью продуцировать свои собственные продукты питания. То есть они могут генерировать сложные органические соединения, такие как жиры, углеводы или белки, из простых элементов. Для этого они используют неорганические химические реакции или солнечный свет.

Примерами автотрофных организмов являются растения, водоросли и цианобактерии. Таким образом, автотрофные организмы восстанавливают диоксид углерода с образованием органических соединений, которые используются в биосинтезе веществ. Кроме того, химическая энергия сохраняется для использования в различных процессах обмена веществ.

Автотрофный организм, дерево. Источник: pixabay.com.

Подавляющее большинство автотрофов используют воду в качестве восстановителя, однако есть и другие организмы, использующие сероводород. Аналогичным образом, учитывая источник энергии, используемый в реакциях, автотрофы классифицируются как фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.

Фотоавтотрофы, представленные растениями, некоторыми бактериями и зелеными водорослями, используют энергию солнечного света. С другой стороны, хемоавтотрофы используют серу или азот в качестве источника энергии. К этой группе относятся некоторые археи и бактерии, например, серные бактерии.

Происхождение и эволюция

Существуют различные теории, которые пытаются объяснить происхождение жизни на Земле. Наряду с этим ученые проводят исследования, чтобы выяснить, как эти предки получили энергию для развития.

Некоторые эксперты предполагают, что автотрофы, как они известны в настоящее время, возможно, эволюционировали вторично по отношению к первым живым формам. Биохимический процесс, который фотосинтезирующие организмы используют для производства своей пищи, является узкоспециализированным.

Это может означать, что такая адаптация могла потребовать длительного времени и последовательных эволюционных модификаций. Однако гетеротрофы зависят от автотрофов в еде. Поэтому предложения должны вращаться вокруг прояснения сомнений, возникающих в обоих случаях.

Первые автотрофные клетки

Существует теория, согласно которой автотрофные организмы являются первыми клетками на Земле. Согласно этим подходам, эти структуры удовлетворяли свои потребности в углероде за счет CO2, обнаруженного в окружающей среде.

Чтобы объяснить появление гетеротрофов, ученые, поддерживающие эту гипотезу, предполагают, что первые хемоорганогетеротрофы развились на субстрате, аналогичном субстрату Escherichia coli.

Первые гетеротрофные клетки

Другая группа исследователей поддерживает идею, что первыми формами жизни были гетеротрофные организмы, которые позже уступили место автотрофным существам.

Согласно некоторым теориям, существующие на Земле условия благоприятствовали образованию аминокислот и других основных соединений для развития жизни. Исходя из этого, первые гетеротрофы питались этими энергоблоками.

Однако количество источников аминокислот сокращалось. Это оказало сильное эволюционное давление на гетеротрофов, что вызвало развитие и специализацию клеток, способных производить свою собственную пищу посредством фотосинтеза.

Эти новые автотрофные существа изначально зависели от варианта фотосинтетического процесса. Таким образом, они использовали сероводород, который позже был заменен водой, когда вмешалась группа цианобактерий.

В тот момент, когда вода входит в фотосинтез в качестве основного элемента, создается важный побочный продукт: кислород. Это было выделено в окружающую среду, где постепенно его уровень повысился. Таким образом, вероятно, возникла новая разновидность гетеротрофной жизни, способной дышать свободным кислородом.

Характеристики автотрофных организмов

- синтез АТФ

Автотрофные организмы преобразуют энергию, исходящую от Солнца, в АТФ-связи в процессе фотосинтеза. Большая часть этого АТФ гидролизуется, чтобы обеспечить энергию, которая будет использоваться для превращения диоксида углерода в шестиуглеродные сахара.

- Продукты фотосинтеза

Конечным продуктом фотосинтеза, который происходит в хлоропластах, является сахароза, дисахарид, состоящий из фруктозы и глюкозы. Он транспортируется в ткани, которые превращают его в энергию. Кроме того, этот процесс генерирует крахмал, который является источником углеводов.

Точно так же фотосинтез выделяет кислород в окружающую среду. Однако есть некоторые бактерии, например пурпурные и зеленые, не производящие кислорода. В них осуществляется особый тип процесса солнечной энергии, известный как аноксигенный фотосинтез.

- Продюсеры

Растения - автотрофные организмы, и они сами добывают себе пищу. Гетеротрофные организмы питаются другими организмами

В пищевой цепи автотрофные организмы образуют группу производителей. Они составляют основу рациона основных потребителей, которые, как травоядные, питаются в основном видами растений.

-Передача энергии

Автотрофы преобразуют и сохраняют энергию в химические связи простых сахаров. Они полимеризуются, поэтому они могут храниться в виде длинноцепочечных углеводов, включая целлюлозу и крахмал. Также производится глюкоза, которая является основой белков и жиров.

Когда гетеротрофный организм попадает в организм автотрофного, содержащиеся в нем жиры, углеводы и белки позволяют животному выполнять все жизненно важные метаболические функции.

Типы автотрофных организмов

фотоавтотрофов

Цианобактерии рода Lyngbya filaments (бактерии кислородного фотосинтетического типа)

Фотоавтотрофные организмы используют свет как источник энергии для создания органического вещества. Для этого они проводят процесс фотосинтеза. Примером этого являются растения, зеленые водоросли и некоторые бактерии.

Хемоавтотрофы

Хемоавтотрофы - это организмы, которые получают энергию в результате неорганических химических процессов. В настоящее время эти организмы обитают глубоко, где не получают солнечного света. Многие живут вокруг вулканических жерл, где тепло способствует метаболическим реакциям.

Примеры автотрофных организмов

- Растения и зеленые водоросли

Это фотоавтотрофы, поскольку они превращают солнечный свет в восстановленный углерод, который действует как источник химической энергии. Зеленые водоросли и растения играют важную роль в пищевой цепочке, поскольку они входят в группу первичных производителей.

- железные бактерии

Железные бактерии являются хемоавтотрофами, поскольку получают энергию от окисления органических или неорганических веществ. Обычно они обитают в почве, в реках и в местах, где много железа, например, в подземных источниках воды.

- серные бактерии

Серные бактерии встречаются в стоячих водах или источниках сернистого типа. В отличие от зеленых водорослей или растений, они не используют воду в качестве восстановителя, поэтому не производят кислород.

Красные серные бактерии имеют большое значение для экосистемы, поскольку они составляют важную часть круговорота серы и углерода. Кроме того, в качестве основных продуцентов они служат пищей для широкого круга водных организмов.

Ссылки

1. Джон А. Рэйвен (2013). Развитие автотрофии в зависимости от потребности в фосфоре. Восстановлено с Acade.oup.com
2. Википедия (2019). Автотрофос. Восстановлено с en.wikipedia.org.
3. Биологический словарь (2019). Автотроф. Восстановлено с biologydictionary.net.
4. Ф. Шалфей. (2008). Автотрофы. Восстановлено с sciencedirect.com.
5. Р. Стронг. (2008). Пищевые цепи и пищевые сети. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Vrede, AD Kay. (2008). Экофизиология организма. Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016). О происхождении гетеротрофии. Получено с www.ncbi.nlm.nih.gov
8. Гонсалес-Торил Э. (2011) Автотроф. Энциклопедия астробиологии. Springer. Восстановлено с link.springer.com.
9. Бреннан, Джон (2019). Гетеротрофы произошли от автотрофов? Получено с sciencing.com.