Işık Enerjisi Kullanılmadan Besin Sentezi (Kemosentez)

Hidrotermal bacalar, su ve gaz fışkırtan sıcak su kaynaklarının okyanus tabanındaki benzerleridir. 1977 yılında Panama Kanalı'nın 500 km batısındaki Galapagos Adaları civarında Büyük Okyanus tabanında keşfedilmiştir. İç kısımlarında 350-400 °C, ağız kısımlarında ise yaklaşık 150 °C sıcaklığa sahip olan bu bacalar, okyanuslardaki ısı transferinde önemli rol oynar. Fiziksel ve kimyasal özellikleri sayesinde kemosentetik bakteriler için uygun bir ortam oluştururlar; bu yüzden okyanus derinliklerinde, özellikle bu bacaların çevresinde, kemosentez yapan bakterilerle beslenen karides, yengeç, midye, denizyıldızı gibi farklı canlılara rastlanır — güneş ışığının hiç ulaşmadığı bu derinliklerde bile canlı bir ekosistem var olabilir.

Derin Denizlerde ve Işıksız Ortamlarda Hayat

Bazı prokaryotlar, ekstrem çevre koşullarında yaşayarak güneş ışığına ihtiyaç duymadan enerji üretebilme özelliğine sahiptir. Derin denizler, okyanus ve bataklık diplerindeki oksijensiz çamur tabakaları, çöplükler, lağım çamuru işleme kazanları ve sabit vücut sıcaklığına sahip bazı memelilerin sindirim sistemleri, bu organizmaların yaygın olarak bulunduğu ortamlardır. Örneğin çöplüklerde yaşayan ve metan üreten arkeler, güneş ışığı olmadan inorganik maddelerden besin sentezler; bu sırada renksiz, kokusuz ve patlayıcı bir gaz olan metan açığa çıkar.

Kemosentez

Ototrof olarak beslenen canlılar, inorganik maddelerden organik madde sentezlerken kullandıkları enerji kaynağına göre iki ana grupta incelenir: fotosentetik ototroflarda gerekli enerji ışıktan sağlanırken, kemosentetik ototroflarda inorganik maddeler oksitlenerek açığa çıkan enerjiyle organik madde sentezlenir.

Oksidasyon, bir atom veya molekülden elektron ayrılmasını sağlayan kimyasal bir reaksiyondur. Bazı prokaryot canlılar tarafından inorganik maddelerin oksidasyonu sonucu açığa çıkan kimyasal enerji ile inorganik maddelerden (H₂O ve CO₂) organik madde sentezine kemosentez denir. Kemosentezde hidrojen sülfür (H₂S), hidrojen gazı (H₂), amonyak (NH₃), nitrit (NO₂), demir (Fe²⁺) ve kükürt (S) gibi inorganik maddeler oksitlenir. Bu oksidasyon reaksiyonları sırasında açığa çıkan enerjiyle ATP sentezlenir; ATP de karbondioksit (CO₂) ve çeşitli kaynaklardan elde edilen hidrojenleri birleştirerek fotosentezde olduğu gibi kemosentezde de organik moleküllerin üretiminde görev alır.

Besinlerini kemosentezle üreten canlılara kemoototrof denir. Kemoototrof canlılar, bulundukları ekosistemlerin üretici organizmalarıdır; kemosentez yoluyla ürettikleri besinler, o ekosistemlerin enerji akışının başlangıcını oluşturur. Kemoototroflar klorofil pigmenti taşımadıkları için fotoototroflar gibi ışık enerjisini kullanmaz. Bu nedenle kemosentez yoluyla besin üretimi, gece-gündüz farkı olmadan her zaman gerçekleşebilir — bu, kemoototrofları fotosentetik ototroflardan ayıran en önemli özelliktir.

Özet

• Kemosentez, bazı prokaryotların inorganik maddeleri (H₂S, H₂, NH₃, NO₂, Fe²⁺, S vb.) oksitleyerek açığa çıkan kimyasal enerjiyle inorganik maddelerden organik madde sentezlemesidir.
• Kemoototrof canlılar ışığa ihtiyaç duymadığından güneş ışığının hiç ulaşmadığı hidrotermal bacalar gibi ortamlarda da üretici olarak ekosistem kurabilirler.
• Fotosentezden farklı olarak kemosentez klorofil kullanmaz ve gece-gündüz ayrımı olmadan sürekli gerçekleşebilir.