Kemosentetik Bakteriler

Kemosentetik bakteriler, inorganik molekülleri enerji kaynağı olarak kullanan ve organik maddelere dönüştüren organizmalardır. Kemosentetik bakteriler, bitkilerden farklı olarak, enerjilerini fotosentezden ziyade inorganik moleküllerin oksidasyonundan alırlar. Kemosentetik bakteriler, yaşam için gereken organik bileşikleri üretmek üzere amonyak, moleküler hidrojen, sülfür ve demir gibi inorganik moleküller kullanırlar.

Kemosentetik bakteriler genellikle buzun derinlerinde bulunabilecekleri Arctic ve Antarctic polar bölgeleri de dâhil olmak üzere ışık görmeyen ortamlarda gelişirler. Ayrıca, güneş ışığının Dünya'nın kabuğunun içine sızmadığı veya birkaç metre derinlikte olduğu okyanusun derinliklerinde çok sayıda kemosentetik bakteri bulunur.

Kemosentetik bakteriler kemoototroflardır, çünkü inorganik moleküllerde depolanmış olan enerjiyi kullanabilir ve organik bileşiklere dönüştürebilirler. Bu bakteriler kendi yiyeceklerini ürettiklerinden dolayı birincil üreticilerdir. Organik karbondan organik moleküller üreten bir organizma, bir kemoheterotrof olarak sınıflandırılır.

Organizmaların enerjilerini elde ettikleri araçlar, bu enerjiyi elde ettikleri kaynağa bağlıdır. Bazı organizmalar, enerjilerini güneşten fotosentez işlemiyle elde ederler. Bu organizmalar fototroflar olarak bilinir, çünkü güneş ışığını bir enerji kaynağı olarak kullanarak kendi organik moleküllerini yapabilirler. Güneş ışığını bir enerji kaynağı olarak kullanabilen organizmalar arasında bitkiler, algler ve bazı bakteri türleri sayılabilir.

Fototroflar tarafından üretilen organik moleküller, enerjilerini fototroflardan türeten heterotroflar olarak bilinen diğer organizmalar tarafından kullanılırlar, yani enerjiyi güneşten, dolaylı olarak besleyerek, organik bileşikleri kendi yaşamları için üreterek kullanırlar.

Organizmaların enerjilerini elde edebildikleri ikinci yol, kemosentezdir. Güneş ışığının bulunmadığı bölgelerde yaşayan organizmalar, kemosentez süreci ile enerjilerini üretirler. Kemosentez sırasında bakteri, organik moleküller ve su üretmek için inorganik bileşiklerin kimyasal oksidasyonundan elde edilen enerjiyi kullanır. Bu süreç ışığın yokluğunda gerçekleşir. Enerji elde etme yöntemini kullanan yaşam formları, diğerleri arasında toprak, petrol yatakları, buz örtüsü, lav çamuru, hayvan bağırsağı, kaplıcalar ve hidrotermal menfezler gibi yerlerde bulunur.

Dünyanın ekosistemlerinde yaşayan birçok organizmanın hayatta kalması, diğer organizmaların inorganik bileşikleri bu ve diğer organizmalar tarafından kullanılabilecek enerjiye dönüştürme kabiliyetine bağlıdır. Bitkiler, algler ve bakteriler, güneş ışığı, su ve karbondioksit (CO2) kullanma ve fotosentez sürecinde yaşam için gerekli organik bileşiklere dönüştürme yeteneğine sahiptir. Fotosentez, üretici organizmaların bir enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanabildiği denizel veya karasal ortamlarda meydana gelebilir.

Kemosentez, güneş ışığının nüfuz edemediği ortamlarda meydana gelir. (Okyanusun altındaki hidrotermal delikler, kıyı çökelleri, volkanlar, mağaralarda su, okyanus tabanındaki soğuk sızıntılar, karasal kaynak suları, batık gemiler ve balinaların cesetleri vb.) Kemosentetik bakteriler, metabolik süreçleri için gereken organik bileşikleri sentezlemek için inorganik kimyasallar içinde depolanan enerjiyi kullanırlar.

Hidrotermal menfezler, derin okyanusun soğuk suyuna temas ettiğinde çözünmüş kimyasalları serbest bırakan, süper ısıtmalı lav ve magmanın sızdığı derin okyanus kabuğundaki çatlaklardır. Hidrojen sülfür, metan ve indirgenmiş sülfat metalleri gibi çözünmüş kimyasallar, siyah içiciler olarak bilinen baca benzeri yapıları oluşturur. Hidrotermal menfezler, güneş ışığının nüfuz edemediği okyanusun derinlerinde bulunur. Bu nedenle, hidrotermal deliklerde yaşayan organizmalar enerjilerini okyanus kabuğundan dışarı atılan kimyasallardan alırlar. Okyanus yüzeyinin çok altında, hidrotermal deliklerin etrafında, organik maddeler üretmek için enerji kaynakları olarak çatlaklardan çıkan maddeleri kullanan bir organizmalar topluluğu vardır. Dev tüp solucanı, (Riftia pachyptila) kükürt oksitleyici bakterilerle simbiyotik bir ilişki içinde yaşamaktadır.

Ekstremofiller, çoğu organizma için zararlı olarak kabul edilen koşullar altında gelişen organizmalardır. Bu organizmalar, başka hiçbir organizmanın bulunmadığı ve çok çeşitli düşman ortam koşullarına tolerans gösterebilen habitatlarda yaşayabilirler. Bu organizmalar, yetiştirildikleri koşullara göre adlandırılırlar. Birden fazla habitatta büyüyebilen ve poliplidofıller olarak adlandırılan ekstremofiller vardır. Mikroplar, zorlu çevre koşullarına aşırı derecede uyum sağlayabilir ve yeryüzündeki her yerde ekstremofillerin bulunabileceğine inanılmaktadır. Ekstremofiller, çok sert ortamlarda yaşayabilen organizmalardır. Yeryüzünde yaşayan ilk organizmaların, oksijen üreten ve daha sonra hayvan ve bitki benzeri organizmalara dönüşen kemosentetik bakteriler olduğuna inanılmaktadır. İhtiyaç duydukları enerjiyi elde etmek için kemosenteze dayanan bazı organizmalar arasında nitrifikasyon bakterileri, kükürt oksitleyici bakteriler, kükürt azaltıcı bakteriler, demir-oksitleyici bakteriler, halobakterium, bacillus, clostridium ve vibrio bulunur.