Definisi dan Contoh Kemosintesis

Kemosintesis adalah konversi senyawa karbon dan molekul lainnya menjadi senyawa organik. Dalam reaksi biokimia ini, metana atau senyawa anorganik, seperti hidrogen sulfida atau gas hidrogen, adalah teroksidasi untuk bertindak sebagai sumber energi. Sebaliknya, sumber energi untuk fotosintesis (himpunan reaksi melalui mana karbon dioksida dan air diubah menjadi glukosa dan oksigen) menggunakan energi dari sinar matahari untuk memberi daya pada proses.

Gagasan bahwa mikroorganisme dapat hidup pada senyawa anorganik diusulkan oleh Sergei Nikolaevich Vinogradnsii (Winogradsky) pada tahun 1890, berdasarkan penelitian yang dilakukan pada bakteri yang tampaknya hidup dari nitrogen, besi, atau belerang. Hipotesis ini divalidasi pada tahun 1977 ketika kapal selam laut Alvin mengamati cacing tabung dan kehidupan lain di sekitarnya ventilasi hidrotermal di Galapagos Rift. Mahasiswa Harvard, Colleen Cavanaugh, mengusulkan dan kemudian mengkonfirmasi bahwa cacing tabung selamat karena hubungan mereka dengan bakteri kemosintetik. Penemuan resmi kemosintesis dikreditkan ke Cavanaugh.

Organisme yang memperoleh energi melalui oksidasi donor elektron disebut chemotrophs. Jika molekulnya organik, organisme tersebut disebut chemoorganotrophs. Jika molekul anorganik, organisme adalah istilah chemolithotrophs. Sebaliknya, organisme yang menggunakan energi matahari disebut fototrof.

Kemoautotrof memperoleh energi dari reaksi kimia dan mensintesis senyawa organik dari karbon dioksida. Sumber energi untuk kemosintesis dapat berupa unsur sulfur, hidrogen sulfida, hidrogen molekuler, amonia, mangan, atau besi. Contoh-contoh kemoautotrof termasuk bakteri dan metanogenik archaea yang hidup di ventilasi laut dalam. Kata "chemosynthesis" pada awalnya diciptakan oleh Wilhelm Pfeffer pada tahun 1897 untuk menggambarkan produksi energi oleh oksidasi molekul anorganik oleh autotrof (chemolithoautotrophy). Di bawah definisi modern, kemosintesis juga menjelaskan produksi energi melalui chemoorganoautotrophy.

Chemoheterotroph tidak dapat memperbaiki karbon untuk membentuk senyawa organik. Sebagai gantinya, mereka dapat menggunakan sumber energi anorganik, seperti belerang (chemolithoheterotrophs) atau sumber energi organik, seperti protein, karbohidrat, dan lipid (chemoorganoheterotrophs).

Kemosintesis telah terdeteksi dalam lubang hidrotermal, gua terisolasi, metat klatrat, paus jatuh, dan rembesan dingin. Telah dihipotesiskan bahwa proses tersebut memungkinkan kehidupan di bawah permukaan Mars dan bulan Jupiter di Europa. serta tempat-tempat lain di tata surya. Kemosintesis dapat terjadi pada keberadaan oksigen, tetapi tidak diperlukan.

Selain bakteri dan archaea, beberapa organisme yang lebih besar mengandalkan kemosintesis. Contoh yang baik adalah cacing tabung raksasa yang ditemukan dalam jumlah besar di sekitar lubang hidrotermal yang dalam. Setiap cacing menampung bakteri kemosintetik dalam organ yang disebut trofosom. Bakteri mengoksidasi belerang dari lingkungan cacing untuk menghasilkan makanan yang dibutuhkan hewan. Menggunakan hidrogen sulfida sebagai sumber energi, reaksi untuk kemosintesis adalah:

12 H₂S + 6 CO₂ → C₆H₁₂HAI₆ + 6 H₂O + 12 S

Ini seperti reaksi menghasilkan karbohidrat melalui fotosintesis, kecuali fotosintesis melepaskan gas oksigen, sementara kemosintesis menghasilkan sulfur padat. Butiran belerang kuning terlihat di sitoplasma bakteri yang melakukan reaksi.

Contoh lain kemosintesis ditemukan pada 2013 ketika bakteri ditemukan hidup di basal di bawah sedimen dasar laut. Bakteri ini tidak berhubungan dengan lubang hidrotermal. Telah disarankan bakteri menggunakan hidrogen dari pengurangan mineral dalam air laut memandikan batu. Bakteri dapat bereaksi hidrogen dan karbon dioksida untuk menghasilkan metana.

Sementara istilah "kemosintesis" paling sering diterapkan pada sistem biologis, istilah ini dapat digunakan secara lebih umum untuk menggambarkan segala bentuk sintesis kimia yang disebabkan oleh gerakan termal acak. reaktan. Sebaliknya, manipulasi mekanik molekul untuk mengendalikan reaksi mereka disebut "mechanosynthesis". Baik chemosynthesis dan mechanosynthesis memiliki potensi untuk membangun senyawa kompleks, termasuk molekul baru dan molekul organik.

• Campbell, Neil A., dkk. Biologi. Edisi ke-8, Pearson, 2008.
• Kelly, Donovan P., dan Ann P. Kayu. “The Chemolithotrophic Prokaryotes.” Prokariota, diedit oleh Martin Dworkin, et al., 2006, hlm. 441-456.
• Schlegel, H.G. "Mekanisme Chemo-Autotrophy." Ekologi Laut: Risalah Terpadu dan Terpadu tentang Kehidupan di Lautan dan Perairan Pesisir, diedit oleh Otto Kinne, Wiley, 1975, hlm. 9-60.
• Somero, Gn. “Eksploitasi Simbiosis Hidrogen Sulfida.” Fisiologi, vol. 2, tidak. 1, 1987, hlm. 3-6.