Фототрофные микроорганизмы

Фототрофные микроорганизмы (от фото... и ...троф) — фотосинтезирующие микроорганизмы, которые используют энергию света для биосинтеза компонентов клеток и других энергозависимых процессов, что обеспечивает их рост.

К ним относятся:

Пурпурные и зелёные бактерии.
Цианобактерии.
Прохлорофиты (Prochlorales).
Некоторые галобактерии (например, род Halobacterium).
Многие эукариотные организмы из разных отделов водорослей: диатомовые, эвгленовые, пирофитовые, золотистые, жёлто-зелёные и другие.

Особенности фотосинтеза

Фотосинтез у всех фототрофных микроорганизмов (за исключением галобактерий), как и у высших растений, идёт с участием хлорофиллов. У галобактерий аналогичную функцию выполняет белковый комплекс, называемый бактериородопсином.

У цианобактерий и водорослей фотосинтез идёт с выделением O₂ (кислородный фотосинтез).
У остальных фототрофных микроорганизмов (пурпурные и зелёные бактерии) при фотосинтезе O₂ не образуется, поскольку вместо H₂O в качестве доноров электронов они используют восстановленные соединения: сульфиды, тиосульфат, молекулярный водород (H₂) или органические вещества.

Типы питания и экологическая роль

Большинство фототрофных микроорганизмов — автотрофы. Однако некоторые активно ассимилируют органические соединения и даже нуждаются для роста в их присутствии (галобактерии, отдельные виды пурпурных бактерий). Многие фототрофные бактерии способны усваивать молекулярный азот (N₂).

Фототрофные микроорганизмы широко распространены в водоёмах. Они активно участвуют:

В накоплении органических веществ (первичная продукция).
В круговороте серы и азота в природе.

Современный контекст

Современная классификация и понимание фототрофных микроорганизмов значительно углубились. Термин «фототрофы» теперь чётко разделяют на:

Фотоавтотрофы (или облигатные фототрофы): используют свет как единственный источник энергии, а CO₂ — как основной источник углерода (цианобактерии, многие водоросли).
Фотогетеротрофы (факультативные): используют свет как источник энергии, но для построения биомассы требуют готовые органические соединения (многие пурпурные несерные бактерии).

Отряд Prochlorales, упомянутый в оригинальном тексте, в современных системах классификации часто рассматривается в рамках цианобактерий. Прохлорофиты интересны тем, что наряду с хлорофиллом a содержат хлорофилл b, что сближает их с хлоропластами высших растений.

Исследования бактериородопсина у архей (к которым относятся галобактерии) показали, что это не фотосинтетический пигмент в классическом понимании, а светозависимая протонная помпа, создающая градиент для синтеза АТФ. Этот процесс получил название хемосмос, сопряжённый с бактериородопсином, и является примером конвергентной эволюции с фотосинтезом.