Kemoautotróf és kemolitotróf baktériumok

Autotróf baktériumok a túlélésükhöz és növekedésükhöz szükséges szenet szén-dioxidból (CO2) nyerik. E szénforrás feldolgozásához a baktériumoknak energiára van szükségük. A kemoautotróf baktériumok és a kemolitotróf baktériumok szervetlen (nem szén) vegyületek oxidációjából nyerik az energiát. Vagyis energiájukat a kémiai vegyületekben már elraktározott energiából nyerik. A vegyületek oxidációjával a kémiai kötésekben tárolt energia felhasználható a sejtfolyamatokban. Az ilyen típusú baktériumok által felhasznált szervetlen vegyületek például a kén, az ammóniumion (NH4+) és a vas (Fe2+).

Az autotróf elnevezés jelentése “öntápláló”. Valóban, mind a kemoautotrófok, mind a kemolitotrófok képesek szénmentes táptalajon is növekedni. A litotróf elnevezés azt jelenti, hogy “kőzetevő”, ami tovább bizonyítja, hogy ezek a baktériumok látszólag barátságtalan környezetben is képesek növekedni.

A legtöbb baktérium kemotróf. Ha az energiaforrás nagyméretű, összetett szerkezetű vegyi anyagokból áll, mint amikor a vegyi anyagok egykor élő szervezetekből származnak, akkor a kemoautotróf baktériumok hasznosítják a forrást. Ha a molekulák kicsik, mint a fent felsorolt elemek esetében, akkor azokat a kemolitotrófok hasznosíthatják.

Kizárólag a baktériumok kemolitotrófok. A kemoautotrófok közé tartoznak a baktériumok, gombák , állatok és egysejtűek .

A kemoautotróf baktériumoknak több közös csoportja van. Az első csoport a színtelen kénbaktériumok. Ezek a baktériumok különböznek a napfényt hasznosító kénbaktériumoktól. Az utóbbiak a klorofill vegyületet tartalmazzák , és így színesnek tűnnek. A színtelen kénbaktériumok a kénhidrogént (H2S) úgy oxidálják, hogy egy elektront vesznek fel a vegyületből. Az oxigénatom általi elektronátvétel során víz és kén keletkezik. Az ebből a reakcióból származó energiát szén-dioxid redukciójára használják fel, hogy szénhidrátokat hozzanak létre. Színtelen kénbaktériumra példa a Thiothrix nemzetség.

A kemoautotróf baktériumok másik típusa a “vas” baktériumok. Ezekkel a baktériumokkal leggyakrabban a WC-tartályok belsejében felhalmozódó rozsdaszínű és nyálkás rétegként találkozhatunk. A vasbaktériumok a kénbaktériumokéhoz hasonló kémiai reakciósorozat során oxidálják a vasvegyületeket, és az ebből a reakcióból nyert energiát szénhidrátképzésre használják fel. A vasbaktériumokra példa a Thiobacillus ferrooxidans és a Thiobacillus thiooxidans. Ezek a baktériumok gyakoriak a szénbányákból származó szennyvízben. A víz nagyon savas és vasat tartalmaz. A kemoautotrófok ilyen környezetben jól érzik magukat.

A kemoautotróf baktériumok harmadik típusába tartoznak a nitrifikáló baktériumok. Ezek a kemoautotrófok az ammóniát (NH3) nitráttá (NO3-) oxidálják. A növények a nitrátot tápanyagforrásként használhatják fel. Ezek a nitrifikáló baktériumok fontos szerepet játszanak a globális nitrogénciklus működésében. A kemoautotróf nitrifikáló baktériumok közé tartozik például a Nitrosomonas és a Nitrobacter.

A baktériumok kemoautotróf vagy kemolitotróf evolúciója lehetővé tette számukra, hogy olyan fülkéket foglaljanak el, amelyekben egyébként nem lenne baktériumélet. Az elmúlt években például tudósok tanulmányoztak egy barlangot a wyomingi Lovell közelében. A barlangban folyó talajvíz erős kénsavat tartalmaz. Ráadásul nincs napfény. A sziklákhoz tapadó, virágzó baktériumpopulációk számára az egyetlen életforrást a sziklák és a talajvíz kémhatása jelenti.

A szervetlen vegyületek felhasználásából származó energiakihozatal közel sem olyan nagy, mint az egyéb baktériumtípusok által nyerhető energia. De a kemoautotrófok és a kemolitotrófok általában nem szembesülnek más mikroorganizmusok konkurenciájával , így az általuk nyerhető energia elegendő a létük fenntartásához. Valójában a kemoautotrófok és kemolitotrófok szervetlen folyamatai révén ezek a baktériumok lehetnek a Földön a kőzetek időjárásának és eróziójának egyik legfontosabb forrásai.

A kemoautotróf és kemolitotróf baktériumok azon képessége, hogy a szervetlen folyamatokból nyert energia révén boldoguljanak, az úgynevezett extremofilok anyagcsere-tevékenységének alapja . Ezek olyan baktériumok, amelyek szélsőséges pH , hőmérséklet és nyomás viszonyok között élnek, mint három példa. Sőt, felvetették, hogy az extremofilok anyagcsere-képességei megismétlődhetnek a földönkívüli bolygókon.

Szintén anyagcsere

.