化学合成生物

化学合成生物とは

化学合成生物（かがくごうせいせいぶつ、Chemotroph）は、周囲の環境から電子供与体を酸化することによってエネルギーを生成する生物種です。これらの生物は、一般的に「化学栄養生物」とも呼ばれ、他の栄養獲得方法と対比されることが多いです。化学合成生物が使用する分子には、有機物と無機物の両方が含まれ、有機物を利用するものは「化学合成有機栄養生物（chemoorganotroph）」、無機物を利用するものは「化学合成無機栄養生物（chemolithotroph）」と分類されます。

これらの生物は、光合成生物と異なり、太陽光を利用せずに化学反応によってエネルギーを産生します。化学合成生物は、さらにはその栄養タイプに応じて、「独立栄養生物」と「従属栄養生物」に分けることもできます。

化学合成独立栄養生物

化学合成独立栄養生物（Chemoautotrophs）は、化学反応からエネルギーを取得するだけでなく、二酸化炭素を元に全ての有機化合物を合成する能力を持ちます。これらの生物が使用するエネルギー源には、硫化水素、硫黄、酸化鉄(II)、水素分子、アンモニアなどがあります。ほとんどの化学合成独立栄養生物は真正細菌や古細菌に分類されており、極限環境、特に熱水噴出口などに生息しています。これらの生物は、深海の生態系における一次生産者として非常に重要な役割を果たしています。

化学合成独立栄養生物には、様々なグループが存在します。メタン菌や硫黄細菌、水素細菌などが含まれ、それぞれ特異なエネルギー源を利用します。例えば、チオミクロスピラ属の「Thiomicrospira crunogena」は、わずか1時間で分裂することで知られており、その成長の速さが際立っています。

化学合成従属栄養生物

一方で、化学合成従属栄養生物（Chemoheterotrophs）は、有機物を合成するための炭素固定能力を持たず、無機物からエネルギーを得る apenas químico de tipos de organismos, como é o caso dos 「化学合成有機従属栄養生物（chemoorganoheterotrophs）」があります。

これらの生物は、炭水化物や脂質、タンパク質などの有機物をエネルギー源とすることが多く、化学反応を利用することで生活しています。

鉄・マンガンバクテリア

鉄バクテリア（鉄酸化バクテリア）は、深海において鉄(II)を鉄(III)に酸化することでエネルギーを得る一例です。この反応により得られた電子が、細胞のエネルギー生産に寄与します。鉄バクテリアは通常、鉄分が高濃度の場所に生息し、特に新鮮な溶岩床や熱水活動のある地域で見られます。

海洋の一般的な環境では、酸素による酸化および他の原核生物の作用によって鉄分が不足しがちですが、特定の地域では鉄バクテリアが生存する条件が整っています。これらのバクテリアが鉄分を岩石から取り出すメカニズムは未解明な部分が多く、化学反応に必要な酵素や化合物が関与していると考えられています。

また、マンガン酸化バクテリアは、火成岩からマンガンを酸化することによってエネルギーを得る方法で、研究が進んでいるものの、詳細が不明な点が多く残されています。

まとめ

化学合成生物は、深海などの厳しい環境で独自のエネルギー獲得方法を持ち、これらの生物が存在しない場合、深海生態系は多様性を失い、太陽光や有機物の供給が制限されるでしょう。彼らの役割が如何に重要であるかを理解することが、生態系の健康を維持する上で重要です。

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