La chimiosynthèse est un processus certains organismes utilisent pour obtenir de l'énergie pour la production d'aliments, qui s'apparente à la photosynthèse, mais sans l'utilisation de la lumière du soleil. L'énergie provient de l'oxydation des produits chimiques inorganiques que les organismes trouvent dans leur environnement. Le processus se produit dans de nombreuses bactéries, et dans un autre groupe d'organismes appelés archées . Les formes de vie qui utilisent cette méthode pour obtenir de l'énergie se trouvent dans une variété d'environnements, y compris le sol, les intestins des mammifères, des gisements de pétrole, et dans des conditions extrêmes, comme autour des sources hydrothermales sur le plancher océanique. Ils sont adaptés aux circonstances qui ont pu être banales milliards d'années, ce qui conduit certains scientifiques à théoriser qu'ils peuvent être les descendants directs des premiers vie sur Terre.
Méthodes
Les organismes qui fabriquent leur propre nourriture sur les produits chimiques inorganiques, par opposition à l'utilisation de matériaux organiques déjà existantes, sont connus comme autotrophes. Les aliments composés d'hydrates de carbone, tels que le glucose , mais ceux-ci ont besoin d'énergie à fabriquer. Lorsque la lumière du soleil est disponible, autotrophes seront généralement utiliser pour effectuer la photosynthèse, mais dans des endroits où aucune lumière atteint, différents types ont évolué que l'utilisation de l'énergie chimique à la place. Les formes de vie qui font cela sont connus comme chemautotrophs. Un certain nombre de méthodes différentes ont surgi, déterminée par les conditions, et les produits chimiques qui sont disponibles.
La chimiosynthèse utilise des réactions d’oxydoréduction, aussi connu comme les réactions d'oxydoréduction, pour fournir l'énergie nécessaire à la fabrication des glucides de carbone de dioxyde de carbone et l'eau. Ce genre de réaction implique la perte d'électrons d'une substance et l'ajout d'électrons à l'autre. La substance recevoir les électrons - habituellement l'oxygène - est dit avoir été réduit, tandis que celui qui les a fournis en a été oxydée. Réduction nécessite de l'énergie, mais l'oxydation libère. Les deux réactions sont toujours ensemble, mais celles utilisées en raison de chimiosynthèse dans un communiqué global de l'énergie.
Comme avec la photosynthèse, les réactions réelles sont très complexes et impliquent un certain nombre de mesures, mais elles peuvent être résumées en termes de matières premières et les produits finis, dont l'un aura de la nourriture sous la forme d'une sorte de glucides. Où sulfures sont disponibles, ils peuvent être oxydés, produisant du soufre ou des sulfates. Le fer peut également être oxydé, à partir d'une forme connue comme le fer II en fer III, qui présente une moins électrons. méthane , qui est présent dans certains endroits, le gaz naturel, peut être une source à la fois de l'énergie et de carbone pour certains micro-organismes, et également un sous-produit de la chimiosynthèse par d'autres organismes.L'oxydation de l'ammoniac en nitrites et nitrates est une autre méthode qui fournit l'énergie pour certaines formes de vie.
La plupart des organismes qui utilisent la chimiosynthèse pour fabriquer des aliments vivants dans des environnements avec des températures extrêmes, des pressions, la salinité ou d'autres conditions qui sont hostiles à la plupart vie. Ils sont connus comme des extrêmophiles. Ils ont diverses adaptations qui leur permettent de survivre, comme inhabituelles enzymes qui ne sont pas désactivés par des températures élevées.
Environnements
Les sources hydrothermales sont parmi les environnements les plus remarquables de la planète. Ils sont constitués de filets de, chimique riche en eau chaude qui sortait du fond de l'océan dans les zones géologiquement actives, telles que les dorsales médio-océaniques.Même si apparemment hostile à la vie, sans lumière, des températures approchant 212 ° F (100 ° C), et plein de produits chimiques qui sont toxiques pour la plupart des formes de vie, ils ont des écosystèmes sains et diversifiés pris en charge par des microorganismes chimio synthétiques. Ces microbes sont constitués de bactéries, et aussi les archées , un groupe très ancien d'organismes qui sont superficiellement similaire, mais chimiquement et génétiquement très différentes.
L'eau chaude produite par les sources hydrothermales est très riche en sulfures, que les microbes utilisent pour chimiosynthèse, libérant parfois méthane comme sous-produit. Les micro-organismes qui produisent ce gaz sont connus comme méthanogènes. D'autres microbes chimio-synthétiques dans cet environnement obtiennent l'énergie par l'oxydation du méthane, la conversion du sulfate en sulfure dans le processus. l'oxydation du méthane a également lieu dans les zones où le pétrole - un mélange d'hydrocarbures, notamment du méthane - suinte vers le haut dans le fond marin.
Les écologies entourant les évents d'eaux profondes sont beaucoup plus riches que ceux qui sont plus loin de ces sources chimiques, qui doivent survivre uniquement sur la matière organique morte descendant lentement dans les eaux ci-dessus. La vie chimio-synthétiques forme non seulement de fournir les bases pour les grandes communautés d'organismes qui consomment les microbes pour survivre, mais font aussi des relations symbiotiques importants avec d'autres organismes. Un exemple intéressant est le tubeworm, qui commence sa vie avec une bouche et l'intestin, qui l'utilise pour prendre en grand nombre de bactéries chimio-synthétiques. À un stade ultérieur, il perd sa bouche, et continue à survivre en consommant de la nourriture produite par ses bactéries internes.
Les micro-organismes extrêmophiles chimio-synthétiques ont été trouvés dans des sources chaudes, où ils survivent par l'oxydation du soufre ou de l'ammoniaque, et dans les roches profondes sous la surface, où ils obtiennent de l'énergie en oxydant le fer. Chimiosynthèse a également lieu dans des lieux plus familiers. Par exemple, dans le sol, les bactéries nitrifiantes convertir l'ammoniac en nitrites et en nitrates, tandis que les archées générateurs de méthane peut être trouvée dans les marais et les marécages, dans les eaux usées et dans les intestins des mammifères.
Importance et les utilisations possibles
Les bactéries nitrifiantes dans le sol fournissent utilisable azote pour les plantes et sont un élément essentiel du cycle de l'azote - sans eux, les plantes et les animaux ne pourraient pas exister. Il est très possible que les formes de vie plus anciennes utilisées chimiosynthèse pour créer des composés organiques sur les inorganiques, et ainsi de ces processus peut être responsable de la création de la vie sur Terre. Les scientifiques ont suggéré un certain nombre de façons dont chemautotrophs pourraient être utilisées à bon escient. Par exemple, ils pourraient être utilisés pour produire du méthane comme combustible. Comme beaucoup de ces organismes vivent sur les produits chimiques qui sont toxiques pour les humains, et libérer sous-produits inoffensifs, ils peuvent également être utilisés pour détoxifier certains types de déchets toxiques.
Chimiosynthèse et d'autres planètes
La capacité de certains organismes chimio-synthétiques à prospérer dans des conditions extrêmes a conduit certains chercheurs suggèrent que ces formes de vie pourraient exister sur d'autres planètes, dans des environnements qui ne serait pas approprié pour les types plus familiers de la vie. Expériences suggèrent que certains organismes chimio-synthétiques pourraient être en mesure de survivre et de se développer sous la surface de Mars, et il a été spéculé que des traces de méthane présent dans l'atmosphère martienne pourrait être le résultat de l'activité des microorganismes méthanogènes. Un autre emplacement possible pour une vie extraterrestre est lune couverte de glace de Jupiter, Europa, où l'eau liquide est pensé pour exister sous la surface.