Chemiosintesi

Perché i batteri che vivono in profondità sotto la superficie dell’oceano si affidano a composti chimici invece che alla luce solare per produrre energia?

La maggior parte degli autotrofi produce cibo mediante la fotosintesi, ma questo non è l’unico modo in cui gli autotrofi producono cibo. Alcuni batteri producono cibo mediante un altro processo, che utilizza l’energia chimica invece di quella luminosa. Questo processo è chiamato chemiosintesi. Nella chemiosintesi, una o più molecole di carbonio (solitamente anidride carbonica o metano, CH4) e sostanze nutritive vengono convertite in materia organica, utilizzando l’ossidazione di molecole inorganiche (come idrogeno gassoso, idrogeno solforato (H2S) o ammoniaca (NH3)) o metano come fonte di energia, piuttosto che la luce solare. Nella chemiosintesi di idrogeno solforato, in presenza di anidride carbonica e ossigeno, si possono produrre carboidrati (CH2O):

CO2 + O2 + 4H2S → CH2O + 4S + 3H2O

Molti organismi che utilizzare chemiosintesi sono estremofili, che vivono in condizioni difficili, come in assenza di luce solare e un ampio intervallo di temperature dell’acqua, alcune prossime al punto di ebollizione. Alcuni batteri chemiosintetici vivono intorno alle bocche degli oceani conosciuti come “fumatori neri”. Composti come l’idrogeno solforato, che fuoriescono dalle prese d’aria dall’interno della Terra, sono usati dai batteri per produrre energia per produrre cibo. I consumatori che dipendono da questi batteri per produrre cibo per loro includono vermi tubolari giganti, come quelli raffigurati nella figura sotto. Questi Gli organismi sono noti come chemioautotrofi. Molti microrganismi chemiosintetici vengono consumati da altri organismi nell’oceano e le associazioni simbiotiche tra questi organismi e gli eterotrofi che respirano sono abbastanza comuni.

I tubeworm nelle profondità della Landa Galapagos traggono la loro energia dai batteri chemiosintetici. I tubeworms non hanno bocca, occhi o stomaco. La loro sopravvivenza dipende da una relazione simbiotica con i miliardi di batteri che vivono al loro interno. Questi batteri convertono il sostanze chimiche che fuoriescono dalle prese d’aria idrotermali nel cibo per il verme.