Хемосинтез

Хемосинтез — это тип метаболизма, характерный для некоторых групп бактерий и архей, при котором организм усваивает углекислый газ (CO₂), используя для этого энергию, получаемую при окислении неорганических соединений. Это ключевое отличие от фотосинтеза, где источником энергии служит свет.

Явление было открыто русским микробиологом Сергеем Николаевичем Виноградским в 1887 году.

Основные группы хемосинтезирующих организмов и их особенности:

• Водородные, нитрифицирующие, тионовые (серобактерии) и другие бактерии осуществляют хемосинтез в аэробных условиях, используя в качестве конечного акцептора электронов кислород. Они восстанавливают углекислоту по пути, известному как цикл Кальвина (так же, как и растения при фотосинтезе).
• Ряд прокариот (например, метаногенные археи и ацетогенные бактерии) могут использовать в качестве конечного акцептора электронов не кислород, а другие соединения, такие как сера или сам углекислый газ. Путь усвоения CO₂ у этих организмов не связан с циклом Кальвина.

Хемосинтезирующие микроорганизмы играют исключительную роль в биогеохимических циклах химических элементов (азота, серы, углерода и других) в биосфере, являясь основой пищевых цепей в экосистемах, лишённых солнечного света (например, у гидротермальных источников на дне океана или в глубоких слоях почвы).

Современный контекст

Сегодня хемосинтез рассматривается не только как уникальный тип метаболизма, но и как возможный ключ к пониманию ранней эволюции жизни на Земле, когда атмосфера была лишена кислорода. Исследования экосистем, основанных на хемосинтезе (гидротермальные источники, холодные просачивания), кардинально изменили представления о границах обитаемости нашей планеты и возможности существования жизни на других небесных телах, например, в подлёдных океанах спутников Юпитера и Сатурна.