AUTOTROFNI ORGANIZMI: KARAKTERISTIKE I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2026

U autotrofni organizmi su živi organizmi koji imaju sposobnost proizvoditi vlastitu hranu. Odnosno, oni mogu stvoriti složene organske spojeve, poput masti, ugljikohidrata ili proteina, iz jednostavnih elemenata. Za to koriste anorganske kemijske reakcije ili sunčevu svjetlost.

Primjeri autotrofnih organizama su biljke, alge i cijanobakterije. Tako autotrofni organizmi reduciraju ugljični dioksid kako bi stvorili organske spojeve koji se koriste u biosintezi tvari. Pored toga, kemijska energija se pohranjuje za upotrebu u različitim metabolizmima.

Autotrofični organizam, stablo. Izvor: pixabay.com.

Ogromna većina autotrofa koristi vodu kao redukcijsko sredstvo, međutim postoje i drugi organizmi koji koriste sumporovodik. Isto tako, s obzirom na izvor energije koji se koristi u reakcijama, autotrofi su klasificirani kao fotoautotrofi i hemoautotrofi.

Fotoautotrofi, predstavljeni biljkama, nekim bakterijama i zelenim algama, koriste energiju od sunčeve svjetlosti. S druge strane, kemoautotrofi koriste sumpor ili dušik kao izvor energije. Neke arheje i bakterije, poput sumpornih bakterija, pripadaju ovoj skupini.

Podrijetlo i evolucija

Postoje razne teorije kojima se pokušava objasniti podrijetlo života na zemlji. Zajedno s tim, znanstvenici provode istraživanja kako bi otkrili kako su ti preci dobili energiju za razvoj.

Neki stručnjaci sugeriraju da su se autotrofi, kao što je trenutno poznato, evoluirali sekundarno prvim živim oblicima. Biokemijski proces koji fotosintetski organizmi koriste za proizvodnju svoje hrane visoko je specijaliziran.

Ovo može sugerirati da su takve prilagodbe možda zahtijevale dugo vremena i uzastopne evolucijske preinake. Međutim, heterotrofi ovise o autotrofima za hranu. Stoga se prijedlozi moraju vrtjeti oko rasvjetljavanja nedoumica koje se javljaju u oba slučaja.

Prvo autotrofične stanice

Postoji teorija koja postulira autotrofne organizme kao prve stanice na Zemlji. Prema tim pristupima, ove su strukture zadovoljile svoje potrebe za ugljikom iz CO2 koji se nalazi u okolišu.

Kako bi objasnili pojavu heterotrofa, znanstvenici koji podržavaju ovu hipotezu sugeriraju da su se prvi hemoorganoheterotrofi razvili na supstratu sličnom onom Escherichia coli.

Prvo heterotrofne stanice

Druga skupina istraživača podržava ideju da su prvi životni oblici bili heterotrofni organizmi, koji su kasnije ustupili mjesto autotrofičnim bićima.

Prema nekim teorijama, postojeći uvjeti na Zemlji pogodovali su stvaranju aminokiselina i drugih osnovnih spojeva za razvoj života. Na temelju toga prvi su se heterotrofi napajali tim energetskim blokovima.

Međutim, obilje izvora aminokiselina se smanjivalo. To je izvršilo snažan evolucijski pritisak na heterotrofe, što je uzrokovalo razvoj i specijalizaciju stanica koje su sposobne proizvoditi vlastitu hranu, fotosintezom.

Ta nova autotrofična bića u početku su ovisila o varijanti procesa fotosinteze. Tako su koristili vodikov sulfid, koji je kasnije zamijenjen vodom, kada je intervenirala grupa cijanobakterija.

U trenutku kada voda ulazi u fotosintezu kao temeljni element, stvara se važan nusproizvod: kisik. To se izlučilo u okoliš, gdje su se malo po malo povećavale njegove razine. Tako se vjerojatno razvila nova raznolikost heterotrofnog života, ona sa sposobnošću disanja slobodnog kisika.

Karakteristike autotrofnih organizama

- ATP sinteza

Autotrofični organizmi energiju koja dolazi sa Sunca pretvaraju u ATP veze, kroz proces fotosinteze. Velik dio ovog ATP-a hidrolizira se kako bi se dobila energija koja će se koristiti u pretvorbi ugljičnog dioksida u šećer-ugljik šećer.

- Produkti fotosinteze

Kao krajnji produkt fotosinteze koji nastaje u kloroplastima je saharoza, disaharid sastavljen od fruktoze i glukoze. To se transportira u tkiva, koja ga metabolizira za energiju. Također, ovim se postupkom stvara škrob, koji je izvor skladištenja ugljikohidrata.

Isto tako, fotosinteza oslobađa kisik u okoliš. Međutim, postoje neke bakterije, poput ljubičaste i zelene, gdje nema proizvodnje kisika. U njima se provodi posebna vrsta procesa solarne energije, poznata kao anoksigena fotosinteza.

- Producenti

Biljke su autotrofni organizmi i sami prave hranu. Heterotrofni organizmi hrane se drugim organizmima

U prehrambenom lancu autotrofični organizmi tvore grupu proizvođača. To je osnova prehrane primarnih potrošača koji se kao biljojedi hrane uglavnom biljnim vrstama.

-Energetski prijenos

Autotrofi pretvaraju i pohranjuju energiju u kemijske veze jednostavnih šećera. Oni polimeriziraju, tako da se mogu skladištiti kao ugljeni hidrati dugog lanca, uključujući celulozu i škrob. Nastaje i glukoza, koja je osnova za bjelančevine i masti.

Kad heterotrofni organizam proguta autotrofičan organizam, masti, ugljikohidrati i bjelančevine koje sadrže omogućuju životinji da obavlja sve svoje vitalne metaboličke funkcije.

Vrste autotrofnih organizama

Photoautotrophs

Cyanobacteria roda Lyngbya filamenti (kisikove fotosintetske bakterije tipa)

Fotoautotrofični organizmi koriste svjetlost kao izvor energije za proizvodnju organskih tvari. Za to provode postupak fotosinteze. Primjer za to su biljke, zelene alge i neke bakterije.

Chemoautotrophs

Kemoautotrofi su organizmi koji dobivaju energiju iz anorganskih kemijskih procesa. Trenutno ovi organizmi žive duboko, gdje ne primaju sunčevu svjetlost. Mnogi žive oko vulkanskih otvora, gdje toplina olakšava metaboličke reakcije.

Primjeri autotrofnih organizama

- Biljke i zelene alge

To su fotoautotrofi, jer sunčevu svjetlost pretvaraju u smanjeni ugljik, koji djeluje kao izvor kemijske energije. Zelene alge i biljke su temeljne u prehrambenom lancu, s obzirom da su dio skupine primarnih proizvođača.

- Bakterije željeza

Željezne bakterije su hemoautotrofi, jer dobivaju energiju oksidacijom organskih ili anorganskih tvari. Oni uglavnom naseljavaju tlo, rijeke i područja koja obiluju željezom, poput podzemnih izvora vode.

- Sumporne bakterije

Sumporne bakterije nalaze se u stajaćim vodama ili izvorima sumpornog tipa. Za razliku od zelenih algi ili biljaka, oni ne koriste vodu kao reducirajuće sredstvo, stoga ne proizvode kisik.

Bakterije crvenog sumpora od velikog su značaja za ekosustav, jer čine važan dio ciklusa sumpora i ugljika. Pored toga, oni kao primarni proizvođači predstavljaju hranu za širok spektar vodenih organizama.

Reference

1. John A. Raven (2013). Evolucija autotrofije u odnosu na potrebu za fosforom. Oporavak s akademije.oup.com
2. Wikipedija (2019). Autotrophos. Oporavilo s en.wikipedia.org.
3. Biološki rječnik (2019). Autotrofija. Oporavilo od biologydictionary.net.
4. F. kadulja. (2008). Autotrophs. Oporavljeno od sciencedirect.com.
5. R. jaka. (2008). Lanci hrane i prehrambene mreže. Oporavljeno od sciencedirect.com.
6. Vrede, AD Kay. (2008). Organska ekološka fiziologija. Oporavljeno od sciencedirect.com.
7. Schönheit P, Buckel W, Martin WF. (2016). O podrijetlu heterotrofije. Preuzeto s www.ncbi.nlm.nih.gov
8. González-Toril E. (2011) Autotroph. Enciklopedija astrobiologije. Springer. Oporavak s linka.springer.com.
9. Brennan, John (2019). Jesu li heterotrofi evoluirali iz autotrofa ?. Oporavilo sa sciaching.com.