Chemoautotrofní a chemolitotrofní bakterie

Autotrofní bakterie získávají uhlík potřebný k přežití a růstu z oxidu uhličitého (CO2). Ke zpracování tohoto zdroje uhlíku potřebují bakterie energii. Chemoautotrofní bakterie a chemolitotrofní bakterie získávají energii z oxidace anorganických (neuhlíkových) sloučenin. To znamená, že získávají energii z energie již uložené v chemických sloučeninách. Oxidací sloučenin lze energii uloženou v chemických vazbách využít v buněčných procesech. Příklady anorganických sloučenin, které tyto typy bakterií využívají, jsou síra, amonný ion (NH4+) a železo (Fe2+).

Označení autotrof znamená „samovýživný“. Chemoautotrofy i chemolitotrofy jsou totiž schopny růst na médiu, které neobsahuje uhlík. Označení litotrofní znamená „živící se horninami“, což dále svědčí o schopnosti těchto bakterií růst ve zdánlivě nehostinném prostředí.

Většina bakterií je chemotrofní. Pokud se zdroj energie skládá z velkých chemických látek, které mají složitou strukturu, jako je tomu v případě, že chemické látky pocházejí z kdysi žijících organismů, pak jsou to chemoautotrofní bakterie, které tento zdroj využívají. Pokud jsou molekuly malé, jako je tomu u výše uvedených prvků, mohou je využívat chemolitotrofy.

Chemolitotrofy jsou pouze bakterie. Mezi chemoautotrofy patří bakterie, houby , živočichové a prvoci .

Existuje několik běžných skupin chemoautotrofních bakterií. První skupinou jsou bezbarvé sirné bakterie. Tyto bakterie se liší od sirných bakterií, které využívají sluneční světlo. Ty druhé obsahují sloučeninu chlorofyl , a proto se jeví jako barevné. Bezbarvé sirné bakterie oxidují sirovodík (H2S) přijetím elektronu z této sloučeniny. Přijetím elektronu atomem kyslíku vzniká voda a síra. Energie z této reakce se pak využívá k redukci oxidu uhličitého za vzniku sacharidů. Příkladem bezbarvé sirné bakterie je rod Thiothrix.

Dalším typem chemoautotrofů jsou „železné“ bakterie. S těmito bakteriemi se nejčastěji setkáváme jako s rezavě zbarvenou a slizkou vrstvou, která se tvoří na vnitřní straně toaletních nádrží. V sérii chemických reakcí, která je podobná reakcím sirných bakterií, oxidují železité bakterie sloučeniny železa a energii získanou touto reakcí využívají k pohonu tvorby sacharidů. Příkladem železitých bakterií jsou Thiobacillus ferrooxidans a Thiobacillus thiooxidans. Tyto bakterie se běžně vyskytují ve splašcích z uhelných dolů. Voda je velmi kyselá a obsahuje železo. V takovém prostředí se chemoautotrofům dobře daří.

Třetím typem chemoautotrofních bakterií jsou nitrifikační bakterie. Tyto chemoautotrofy oxidují amoniak (NH3) na dusičnany (NO3-). Rostliny mohou dusičnany využívat jako zdroj živin. Tyto nitrifikační bakterie jsou důležité pro fungování globálního cyklu dusíku. Mezi příklady chemoautotrofních nitrifikačních bakterií patří Nitrosomonas a Nitrobacter.

Vývoj bakterií, které existují jako chemoautotrofy nebo chemolitotrofy, jim umožnil obsadit niky, které by jinak byly bez bakteriálního života. V posledních letech například vědci zkoumali jeskyni poblíž Lovellu ve Wyomingu. Podzemní voda protékající jeskyní obsahuje silnou kyselinu sírovou. Navíc zde není žádné sluneční světlo. Jediným zdrojem života pro prosperující populace bakterií, které ulpívají na horninách, jsou horniny a chemismus podzemní vody.

Energetický výtěžek z využití anorganických sloučenin není zdaleka tak velký jako energie, kterou mohou získat jiné typy bakterií. Chemoautotrofy a chemolitotrofy však obvykle nečelí konkurenci jiných mikroorganismů , takže energie, kterou jsou schopny získat, je dostatečná k udržení jejich existence. Anorganické procesy spojené s chemoautotrofy a chemolitotrofy skutečně mohou z těchto bakterií činit jeden z nejdůležitějších zdrojů zvětrávání a eroze hornin na Zemi.

Schopnost chemoautotrofních a chemolitotrofních bakterií prosperovat díky energii získané anorganickými procesy je základem metabolických aktivit tzv. extrémofilů . Jedná se o bakterie, které žijí v extrémních podmínkách pH , teploty tlaku, jako tři příklady. Navíc se předpokládá, že metabolické schopnosti extrémofilů by mohly být zopakovány na mimozemských planetárních tělesech.

Viz také Metabolismus

.