Фототрофы (фотосинтезирующие бактерии)

Фототрофы — это бактерии, которые используют энергию видимого света и инфракрасного излучения для синтеза органических веществ. Их фотосинтез протекает в особых условиях и отличается от растительного.

Ключевые особенности бактериального фотосинтеза:

Условия: процесс может идти как в анаэробных (бескислородных), так и в аэробных условиях.
Структуры: фотосинтез происходит в специальных мембранных структурах — хроматофорах.
Пигменты: для улавливания света используются бактериальный хлорофилл и дополнительные пигменты, такие как фикоэритрин и фикоцианин.
Донор водорода: в отличие от растений, использующих воду (H₂O), фототрофные бактерии в качестве источника водорода для восстановления углекислого газа применяют другие восстановленные соединения, например, сероводород (H₂S).
Продукт: в результате их фотосинтеза не выделяется свободный кислород.

Типы по источнику углерода:

Фотоаутотрофы: используют углекислый газ (CO₂) в качестве основного источника углерода.
Фотогетеротрофы: в качестве основного источника углерода используют готовые органические кислоты.

Современный контекст

Термин «фототрофные бактерии» объединяет несколько эволюционно различных групп:

Пурпурные бактерии (Proteobacteria): включают пурпурные серные и несерные бактерии. Фотосинтез у них является анаоксигенным (не выделяющим кислород) и происходит с использованием бактериохлорофиллов a и b.
Зелёные бактерии (Chlorobi): также осуществляют аноксигенный фотосинтез, но с использованием бактериохлорофиллов c, d или e в особых структурах — хлоросомах.
Цианобактерии (Cyanobacteria): хотя они также являются фототрофами, их фотосинтез — оксигенный (выделяющий кислород), как у растений, так как они используют воду в качестве донора электронов. Это ключевое отличие, и сегодня их часто рассматривают отдельно от классических «фотосинтезирующих бактерий» в узком смысле.

Изучение фототрофных бактерий имеет большое значение для понимания эволюции фотосинтеза и биогеохимических циклов элементов, особенно серы и углерода.