АВТОТРОФНИ ОРГАНИЗМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На автотрофните организми са живи организми, които имат способността да произвеждат храната си. Тоест, те могат да генерират сложни органични съединения като мазнини, въглехидрати или протеини от прости елементи. За това те използват неорганични химични реакции или слънчева светлина.

Примери за автотрофни организми са растения, водорасли и цианобактерии. Така автотрофните организми намаляват въглеродния диоксид, за да генерират органични съединения, които се използват в биосинтезата на вещества. Освен това химическата енергия се съхранява за използване при различни метаболизми.

Автотрофен организъм, дърво. Източник: pixabay.com.

По-голямата част от автотрофите използват водата като редуциращ агент, обаче има и други организми, които използват сероводород. По същия начин, като се има предвид енергийният източник, използван в реакциите, автотрофите се класифицират като фотоавтотрофи и хемоавтотрофи.

Фотоавтотрофите, представени от растения, някои бактерии и зелени водорасли, използват енергия от слънчевата светлина. От друга страна, хемоавтотрофите използват сяра или азот като енергиен източник. Някои археи и бактерии, като серните бактерии, принадлежат към тази група.

Произход и еволюция

Има различни теории, които се опитват да обяснят произхода на живота на земята. Заедно с тях учените извършват изследвания, за да установят как тези предци са получили енергията да се развиват.

Някои експерти предполагат, че автотрофите, както са известни в момента, еволюират вторично спрямо първите живи форми. Биохимичният процес, който фотосинтетичните организми използват за производството на храната си, е тясно специализиран.

Това би могло да предположи, че за такива адаптации може би са били необходими дълго време и последователни еволюционни модификации. Хетеротрофите обаче зависят от автотрофите за храна. Следователно предложенията трябва да се въртят около изясняването на съмненията, които възникват и в двата случая.

Първи автотрофни клетки

Има теория, която постулира автотрофните организми като първите клетки на Земята. Според тези подходи тези структури задоволяват своите въглеродни нужди от CO2, открит в околната среда.

За да обяснят появата на хетеротрофи, учените, които подкрепят тази хипотеза, предполагат, че първите хемоорганохетеротрофи се развиват върху субстрат, подобен на този на Escherichia coli.

Първи хетеротрофни клетки

Друга група изследователи подкрепят идеята, че първите форми на живот са били хетеротрофни организми, които по-късно отстъпват на автотрофните същества.

Според някои теории съществуващите условия на Земята благоприятстват образуването на аминокиселини и други основни съединения за развитието на живота. Въз основа на това първите хетеротрофи се хранят от тези енергийни блокове.

Въпреки това, изобилието от източници на аминокиселини намалява. Това упражнява силен еволюционен натиск върху хетеротрофите, което предизвиква развитието и специализацията на клетки, които са способни да произвеждат собствена храна, чрез фотосинтеза.

Първоначално тези нови автотрофни същества зависели от вариант на фотосинтетичния процес. Така те използвали сероводород, който по-късно бил заменен с вода, когато групата цианобактерии се намесила.

В момента, в който водата навлиза във фотосинтезата като основен елемент, се създава важен страничен продукт: кислород. Това се отделя в околната среда, където малко по малко нивата му се повишават. По този начин вероятно се разви ново разнообразие от хетеротрофен живот, тези със способността да дишат свободен кислород.

Характеристики на автотрофни организми

- синтез на АТФ

Автотрофните организми превръщат енергията, която идва от Слънцето, в АТФ връзки, чрез процеса на фотосинтеза. Голяма част от този ATP се хидролизира, за да се осигури енергия, която ще бъде използвана при превръщането на въглеродния диоксид в шест въглеродни захари.

- Продукти на фотосинтеза

Като краен продукт на фотосинтезата, която се среща в хлоропластите, е захарозата, дизахарид, съставен от фруктоза и глюкоза. Това се транспортира до тъканите, които го метаболизират за енергия. Също така този процес генерира нишесте, което е източник на съхранение на въглехидрати.

По същия начин фотосинтезата отделя кислород в околната среда. Въпреки това, има някои бактерии, като лилаво и зелено, където няма производство на кислород. При тях се осъществява специален вид слънчева енергия процес, известен като аноксигенен фотосинтез.

- Производители

Растенията са автотрофни организми и сами си приготвят храна. Хетеротрофните организми се хранят с други организми

В рамките на хранителната верига автотрофните организми образуват групата на производителите. Това са основата на диетата на първичните потребители, които като тревопасни се хранят главно с растителни видове.

-Енергийно предаване

Автотрофите преобразуват и съхраняват енергия в химически връзки на прости захари. Те полимеризират, така че да могат да се съхраняват като въглехидрати с дълга верига, включително целулоза и нишесте. Глюкозата също се произвежда и е основа за протеини и мазнини.

Когато хетеротрофният организъм поглъща автотрофен, мазнините, въглехидратите и протеините, които съдържат, позволяват на животното да изпълнява всички свои жизненоважни метаболитни функции.

Видове автотрофни организми

Photoautotrophs

Цианобактерии род Lyngbya нишки (кислородни фотосинтетични бактерии)

Фотоавтотрофните организми използват светлината като източник на енергия за производството на органични вещества. За това те осъществяват процеса на фотосинтеза. Пример за това са растения, зелени водорасли и някои бактерии.

Chemoautotrophs

Хемоавтотрофите са организми, които получават енергия от неорганични химични процеси. В момента тези организми живеят дълбоко, където не получават слънчева светлина. Мнозина живеят около вулканични отвори, където топлината улеснява метаболитните реакции.

Примери за автотрофни организми

- Растения и зелени водорасли

Това са фотоавтотрофи, тъй като те превръщат слънчевата светлина в намален въглерод, който действа като източник на химическа енергия. Зелените водорасли и растения са основни в хранителната верига, тъй като са част от групата на първичните производители.

- Железни бактерии

Железните бактерии са хемоавтотрофи, тъй като те получават енергия от окисляването на органични или неорганични вещества. Обикновено обитават почвата, в реките и в районите, където има изобилие от желязо, като например подземни източници на вода.

- Серни бактерии

Сярните бактерии се намират в застояли води или извори от серен тип. За разлика от зелените водорасли или растения, те не използват водата като редуциращ агент, следователно не произвеждат кислород.

Червените серни бактерии са от голямо значение за екосистемата, тъй като те представляват важна част от цикъла на сярата и въглерода. В допълнение, като първични производители те са храна за широк спектър от водни организми.

Препратки

1. Джон А. Рейвън (2013). Еволюцията на автотрофията във връзка с изискването за фосфор. Възстановени от academ.oup.com
2. Уикипедия (2019). Autotrophos. Възстановено от en.wikipedia.org.
3. Биологичен речник (2019). Автотроф. Възстановено от biologydictionary.net.
4. Ф. Сейдж. (2008 г.). Autotrophs. Възстановени от sciencedirect.com.
5. Р. Силен. (2008 г.). Хранителни вериги и хранителни паяжини. Възстановени от sciencedirect.com.
6. Vrede, AD Kay. (2008 г.). Органична екофизиология. Възстановени от sciencedirect.com.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016 г.). Относно произхода на хетеротрофията. Извлечено от www.ncbi.nlm.nih.gov
8. González-Toril E. (2011) Autotroph. Енциклопедия по астробиология. Springer. Възстановена от link.springer.com.
9. Бренан, Джон (2019). Хетеротрофи ли са се развили от автотрофи ?. Възстановени от sciaching.com.