在自养生物生活有自己生产粮食的能力的有机体。也就是说,它们可以从简单元素生成复杂的有机化合物,例如脂肪,碳水化合物或蛋白质。为此,他们使用无机化学反应或阳光。
自养生物的例子是植物,藻类和蓝细菌。因此,自养生物减少二氧化碳以产生有机化合物,该有机化合物用于物质的生物合成。另外,化学能被存储以用于不同的新陈代谢。
自养生物,一棵树。资料来源:picture.com。
绝大多数自养生物使用水作为还原剂,但是,还有其他生物使用硫化氢。同样,考虑到反应中使用的能源,自养生物被分为光自养生物和化学自养生物。
以植物,一些细菌和绿藻为代表的自养生物利用阳光中的能量。另一方面,化学自养生物使用硫或氮作为能源。一些古细菌和细菌,例如硫细菌,都属于这一类。
起源与演变
有各种各样的理论试图解释地球生命的起源。伴随着这些,科学家们进行研究以发现这些祖先如何获得发展所需的能量。
一些专家建议,自养生物,如目前所知,可能会继发于最初的生命形式。光合生物用于生产食物的生化过程是高度专业化的。
这可能表明这种适应可能需要很长时间和连续的进化修饰。但是,异养生物依赖自养生物作为食物。因此,这些提案必须围绕澄清两种情况下产生的疑问展开。
最初的自养细胞
有一种理论认为自养生物是地球上的第一批细胞。根据这些方法,这些结构从环境中发现的二氧化碳中满足了碳需求。
为了解释异养菌的出现,支持这一假说的科学家建议,第一个化学有机异养菌在类似于大肠杆菌的基质上形成。
第一异养细胞
另一组研究人员支持这样的观点,即最初的生命形式是异养生物,后来被自养生物所取代。
根据一些理论,地球上的现有条件有利于氨基酸和其他基本化合物的形成,以促进生命的发展。基于此,这些能量块为第一批异养生物提供了营养。
但是,氨基酸来源的丰度正在下降。这对异养生物施加了强大的进化压力,从而导致了能够通过光合作用产生自身食物的细胞的发育和专门化。
这些新的自养生物最初依赖于光合作用过程的变体。因此,他们使用了硫化氢,后来当蓝细菌群体介入时,硫化氢被水代替了。
当水作为基本元素进入光合作用时,就会产生重要的副产品:氧气。它被排泄到环境中,其水平逐渐升高。因此,可能进化出一种新的异养生命,即那些具有呼吸自由氧能力的人。
自养生物的特征
-ATP合成
自养生物通过光合作用过程将来自太阳的能量转化为ATP键。大量的这种ATP被水解以提供能量,该能量将用于将二氧化碳转化为六碳糖。
-光合作用的产物
作为叶绿体中发生的光合作用的最终产物,是蔗糖,一种由果糖和葡萄糖组成的二糖。这被运输到组织,其代谢为能量。同样,该过程产生淀粉,淀粉是碳水化合物的储存来源。
同样,光合作用将氧气释放到环境中。但是,有些细菌(例如紫色和绿色)不会产生氧气。在这些过程中,进行了一种特殊类型的太阳能过程,称为无氧光合作用。
-生产者
植物是自养生物,它们自己做饭。异养生物以其他生物为食
在食物链中,自养生物形成了生产者群体。这些是主要消费者的饮食基础,他们主要以草食动物为食。
-能量传输
自养生物将能量转换并存储为简单糖的化学键。这些会聚合,因此它们可以长链碳水化合物的形式存储,包括纤维素和淀粉。还会产生葡萄糖,葡萄糖是蛋白质和脂肪的基础。
当异养生物摄入自养生物时,它们所包含的脂肪,碳水化合物和蛋白质使动物能够执行其所有重要的代谢功能。
自养生物的类型
光自养生物
蓝细菌属Lyngbya细丝(产氧光合型细菌)
自养生物利用光作为能源来制造有机物。为此,他们进行了光合作用过程。其中的一个例子是植物,绿藻和一些细菌。
化学自养生物
化学自养生物是从无机化学过程中获取能量的生物。目前,这些生物生活在很深的地方,没有阳光。许多人生活在火山口附近,那里的热量促进代谢反应。
自养生物的例子
-植物和绿藻
这些是光合自养生物,因为它们将阳光转化为还原的碳,并将其用作化学能的来源。绿藻和植物是食物链的基础,因为它们是初级生产者组的一部分。
-铁细菌
铁细菌是化学自养生物,因为它们从有机或无机物质的氧化中获得能量。它们通常居住在土壤,河流以及铁丰富的地区(例如地下水源)中。
-硫细菌
在死水或含硫类型的泉水中发现了硫细菌。与绿藻或植物不同,它们不使用水作为还原剂,因此不产生氧气。
红色硫细菌对生态系统非常重要,因为它们构成了硫和碳循环的重要组成部分。另外,作为主要生产者,它们还是各种水生生物的食物。
参考文献
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