AUTOTROFINIAI ORGANIZMAI: CHARAKTERISTIKOS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Į autotrofinės organizmai yra gyvi organizmai, kurie turi galimybę gaminti savo maistą. Tai yra, jie iš paprastų elementų gali generuoti sudėtingus organinius junginius, tokius kaip riebalai, angliavandeniai ar baltymai. Tam jie naudoja neorganines chemines reakcijas arba saulės spindulius.

Autotrofinių organizmų pavyzdžiai yra augalai, dumbliai ir melsvadumbliai. Taigi, autotrofiniai organizmai mažina anglies dioksidą, sukurdami organinius junginius, kurie naudojami medžiagų biosintezei. Be to, cheminė energija kaupiama skirtingam metabolizmui.

Autotrofinis organizmas, medis. Šaltinis: pixabay.com.

Didžioji dauguma autotrofų naudoja vandenį kaip reduktorių, tačiau yra ir kitų organizmų, kurie naudoja vandenilio sulfidą. Panašiai, atsižvelgiant į reakcijose naudojamą energijos šaltinį, autotrofai yra klasifikuojami kaip fotoautotrofai ir chemoautotrofai.

Fotoautotrofai, kuriuos vaizduoja augalai, kai kurios bakterijos ir žali dumbliai, naudoja saulės energiją. Kita vertus, chemoautotrofai kaip energijos šaltinį naudoja sierą arba azotą. Šiai grupei priklauso kai kurios archajos ir bakterijos, pavyzdžiui, sieros bakterijos.

Kilmė ir raida

Yra įvairių teorijų, kurios bando paaiškinti gyvybės žemėje kilmę. Be to, mokslininkai vykdo tyrimus siekdami išsiaiškinti, kaip šie protėviai įgijo energijos vystytis.

Kai kurie ekspertai siūlo, kad autotrofai, kaip jie šiuo metu yra žinomi, galbūt išsivystytų antrinėmis formomis nei pirmosios gyvosios formos. Biocheminis procesas, kurį fotosintetiniai organizmai naudoja maistui gaminti, yra labai specializuotas.

Tai gali manyti, kad tokiems pritaikymams gali reikėti ilgo laiko ir iš eilės vykstančių evoliucijos modifikacijų. Tačiau heterotrofai priklauso nuo autotrofų maistui. Todėl pasiūlymai turi būti pagrįsti abejonių, kylančių abiem atvejais, išaiškinimu.

Pirmosios autotrofinės ląstelės

Yra teorija, teigianti, kad autotrofiniai organizmai yra pirmosios ląstelės Žemėje. Remiantis šiais metodais, šios struktūros patenkino savo anglies poreikius dėl aplinkoje esančio CO2.

Norėdami paaiškinti heterotrofų atsiradimą, šią hipotezę palaikantys mokslininkai siūlo manyti, kad pirmieji chemoorganoheterotrofai išsivystė ant substrato, panašaus į Escherichia coli.

Pirmosios heterotrofinės ląstelės

Kita tyrėjų grupė palaiko mintį, kad pirmosios gyvybės formos buvo heterotrofiniai organizmai, kurie vėliau užleido vietą autotrofinėms būtybėms.

Remiantis kai kuriomis teorijomis, dabartinės sąlygos Žemėje sudarė palankias sąlygas aminorūgščių ir kitų pagrindinių junginių susidarymui gyvybei vystytis. Remiantis tuo, pirmieji heterotrofai buvo maitinami šiais energijos blokais.

Tačiau aminorūgščių šaltinių gausa mažėjo. Tai darė didelį evoliucinį spaudimą heterotrofams, todėl fotosintezės metu atsirado ir specializavosi ląstelės, galinčios gaminti savo maistą.

Šios naujos autotrofinės būtybės iš pradžių priklausė nuo fotosintezės proceso varianto. Taigi, kai įsikišo melsvadumblių grupė, jie naudojo vandenilio sulfidą, kurį vėliau pakeitė vanduo.

Tuo metu, kai vanduo patenka į fotosintezę kaip pagrindinis elementas, susidaro svarbus šalutinis produktas: deguonis. Tai buvo pašalinta į aplinką, kur po truputį pakilo jo lygis. Taigi tikriausiai išsivystė nauja heterotrofinio gyvenimo įvairovė - tie, kurie sugeba kvėpuoti laisvu deguonimi.

Autotrofinių organizmų charakteristikos

- ATP sintezė

Autotrofiniai organizmai fotosintezės metu iš saulės gaunamą energiją paverčia ATP ryšiais. Didžioji šio ATP dalis yra hidrolizuojama siekiant gauti energijos, kuri bus naudojama konvertuojant anglies dioksidą į šešios anglies cukrų.

- Fotosintezės produktai

Kaip galutinis fotosintezės, vykstančios chloroplastuose, produktas yra sacharozė, disacharidas, susidedantis iš fruktozės ir gliukozės. Tai gabenama į audinius, kurie metabolizuoja energiją. Taip pat šis procesas sukuria krakmolą, kuris yra angliavandenių kaupimo šaltinis.

Taip pat fotosintezė išskiria deguonį į aplinką. Tačiau yra keletas bakterijų, tokių kaip purpurinė ir žalia, kur nėra deguonies. Juose vykdomas specialus saulės energijos procesas, žinomas kaip anoksigeniška fotosintezė.

- Prodiuseriai

Augalai yra autotrofiniai organizmai ir patys gamina maistą. Heterotrofiniai organizmai maitinasi kitais organizmais

Maisto grandinėje autotrofiniai organizmai sudaro gamintojų grupę. Tai yra pagrindinių vartotojų, kurie, kaip žolėdžiai gyvūnai, maitina daugiausia augalų rūšis, mitybos pagrindas.

-Energijos perdavimas

Autotrofai konvertuoja ir kaupia energiją į paprastų cukrų cheminius ryšius. Jie polimerizuojasi, todėl juos galima laikyti kaip ilgos grandinės angliavandenius, įskaitant celiuliozę ir krakmolą. Taip pat gaminama gliukozė, kuri yra baltymų ir riebalų pagrindas.

Kai heterotrofinis organizmas praryja autotrofinį, juose esantys riebalai, angliavandeniai ir baltymai leidžia gyvūnui atlikti visas jo gyvybiškai svarbias metabolines funkcijas.

Autotrofinių organizmų tipai

Fotoautotrofai

Cianobakterijų genties Lyngbya gijos (deguonies turinčios fotosintezės tipo bakterijos)

Fotoautotrofiniai organizmai naudoja energiją kaip energijos šaltinį organinėms medžiagoms gaminti. Tam jie vykdo fotosintezės procesą. Tai yra augalai, žali dumbliai ir kai kurios bakterijos.

Chemoautotrofai

Chemoautotrofai yra organizmai, gaunantys energiją iš neorganinių cheminių procesų. Šiuo metu šie organizmai gyvena giliai, kur negauna saulės šviesos. Daugelis gyvena aplink vulkanines angas, kur šiluma palengvina medžiagų apykaitos reakcijas.

Autotrofinių organizmų pavyzdžiai

- Augalai ir žali dumbliai

Tai yra fotoautotrofai, nes jie saulės šviesą paverčia sumažinta anglimi, kuri veikia kaip cheminės energijos šaltinis. Žali dumbliai ir augalai yra pagrindiniai maisto grandinės dalykai, nes jie priklauso pirminių gamintojų grupei.

- Geležies bakterijos

Geležies bakterijos yra chemoautotrofai, nes jie gauna energiją iš organinių ar neorganinių medžiagų oksidacijos. Paprastai jie gyvena dirvožemyje, upėse ir vietose, kur gausu geležies, pavyzdžiui, požeminiuose vandens šaltiniuose.

- Sieros bakterijos

Sieros bakterijos randamos sustingusiuose vandenyse arba sieros tipo šaltiniuose. Skirtingai nuo žaliųjų dumblių ar augalų, jie nenaudoja vandens kaip reduktoriaus, todėl negamina deguonies.

Raudonos sieros bakterijos turi didelę reikšmę ekosistemai, nes jos sudaro svarbią sieros ir anglies ciklų dalį. Be to, jie, kaip pirminiai gamintojai, yra maistas įvairiems vandens organizmams.

Nuorodos

1. Johnas A. Ravenas (2013). Autotrofijos raida fosforo poreikio atžvilgiu. Atkurta iš „Acade.oup.com“
2. Vikipedija (2019). Autotrofas. Atkurta iš en.wikipedia.org.
3. Biologijos žodynas (2019). Autotrofas. Atkurta iš biologydictionary.net.
4. F. Šalavijas. (2008). Autotrofai. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
5. R. Stiprus. (2008). Maisto grandinės ir internetiniai tinklai. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
6. Vrede, AD Kay. (2008). Organinė ekofiziologija. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016). Apie heterotrofijos kilmę. Gauta iš www.ncbi.nlm.nih.gov
8. González-Toril E. (2011) „Autotrofas“. Astrobiologijos enciklopedija. Springeris. Atkurta iš nuorodos.springer.com.
9. Brennan, John (2019). Ar heterotrofai atsirado iš autotrofų? Atgauta iš sciencing.com.