Some organisms are capable of synth

Some organisms are capable of synthesizing complex organic molecules from simpler inorganic compounds such as carbon dioxide (CO2), minerals and water. On Earth, photosynthetic organisms are able to manufacture complex organic molecules from simple inorganic compounds using the energy from sunlight. These organisms include plants, green algae, some protists (such as phytoplankton), and some bacteria (such as cyanobacteria) [1,2]. Photosynthetic organisms can create their own food and these are called autotrophs, meaning “self-feeding”. Autotrophs also are referred to as primary producers. It has been estimated that their total net primary production on Earth exceeds 104.9 petagrams of carbon per year, and that they play a crucial role in the global carbon cycle [1]. It is important to note that roughly half of this productivity occurs in the oceans and is mainly performed by microscopic organisms called phytoplankton. Although the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is low, about 0.039%, this gas is indispensable for terrestrial photosynthesis. However, in some environments, primary production happens though a process called chemosynthesis [3]. Chemosynthetic organisms are autotrophs capable of obtaining energy to make their organic food by oxidizing high-energy inorganic compounds (hydrogen gas, ammonia, nitrates, and sulfides). On Earth, chemosynthetic ecosystems include hot vents, cold seeps, mud volcanoes and sulfidic brine pools. Therefore, autotrophs of different types can produce energy either through photosynthesis or chemosynthesis.
In 1977, marine scientists discovered ecosystems based on chemosynthesis at a depth of 2.5 km around a hot spring on the Galapagos volcanic Rift (spreading ridge) off the coast of Ecuador [4,5]. Since then, several hydrothermal vents rich in living organisms have been discovered and explored along the volcanic ridges in the Atlantic and Pacific oceans. The environments of these hydrothermal vents are considered extreme with unique physical and chemical properties such as elevated pressure (up to 420 atm), high and rapidly changing temperature (from 2–4 °C to 400 °C), acidic pH, toxic heavy metals, hydrogen sulfide and complete absence of light [6,7]. The origin of deep hydrothermal vents is continental drift. The lithosphere is divided into seven major and several minor plates all of which are moving relative to each other, creating cracks and crevices in the ocean floor [8]. These plates are separated by ridges divided into multiple segments separated by fracture zones. The rate of expansion of dorsal segments varies from 1 to 280 mm per year. The fracture zone is characterized by strong volcanic activity. Seawater seeps into these openings and is heated by the molten rock, or magma, which can reach very high temperatures (up to 400 °C) and then this hydrothermal fluid of heated sea water rises back to the surface dissolving large amounts of minerals which provide a source of energy and nutrients to chemoautotrophic organisms [9–17]. Numerous living organisms have been discovered in these hostile environments including microorganisms (Eubacteria and Archaea) and pluricellular organisms such as shrimps, clams and giant mussels, giant tubeworms, crabs and fishes [18]. These organisms have developed different strategies to ensure their adaptation to these extreme environments. In the total absence of photosynthesis, the food chain is based on the primary production of energy and organic molecules by chemolithoautotrophic bacteria, free or more or less associated to some of these organisms such as tubeworms, mussels and clams [6,7,17]. The environment around hydrothermal vents, where different populations of bacteria live, is characterized by large temperature variation. Some microorganisms thrive at the low temperature of 1–4 °C prevailing in the deep sea (cold-adapted psychrophilic bacteria), others, mesophiles, at moderate temperatures (10–60 °C) and finally, some strains, called thermophiles or hyperthermophiles, thrive at around 60 °C and 100 °C, respectively [17]. For example, the archaea Pyrolobus fumarii can grow at 113 °C with an optimal temperature of growth at 106 °C [19]. In contrast to photosynthetic organisms that use solar energy, carbon dioxide, nutrients and water to produce organic materials and thereby biomass, chemiolithoautotrophic bacteria in deep sea hydrothermal vents are able to extract chemical energy starting from the oxidation of reduced mineral compounds present in their habitat. Then, this energy is used to synthesize complex organic molecules from simpler inorganic compounds such as carbon dioxide, nitrate, ammonium and other minerals. The synthesized small organic molecules are available to a number of animal species, which live in an obligate symbiosis with these chemosynthetic bacteria (clams, mussels, gastropods and vestimentiferan tubeworms). The hydrogen sulfide (H2S) and heavy metals (Pb, Cd, Hg, Zn, etc.) which are present in high concentrations in the hydrothermal vents are toxic for living organisms. The organisms of this ecosystem developed efficient mechanisms of defense to protect themselves from these toxic materials [17]. For example, they use unusual enzymes capable of resisting high temperatures and pressures. In addition, the adaptation of these microorganisms implies that there must be many others modifications of their biochemical components such as proteins, membranes and nucleic acids, as well as other physiological modes of adaptation.
Overall, autotrophic organisms (photosynthetic or chemoautotrophic) can use different sources of energy such as light or reduced minerals to synthesize complex organic molecules but possess the common characteristic of being able to incorporate carbon from CO2 into organic compounds. This aspect of carbon fixation has been mentioned in some excellent reviews [20–24]. In this review, we summarize current knowledge about enzymes that are involved in carbon dioxide fixation and assimilation, such as carbonic anhydrase, by organisms associated with deep sea hydrothermal vents. Because of the fact that this environment is characterized not only by diversity in physical and chemical factors but also by microbial and animal biodiversity, suggests that enzymes from these organisms might be of interest in different biotechnological strategies regardless of carbon dioxide capturing.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บางสิ่งมีชีวิตสามารถสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารประกอบอนินทรีย์ง่ายกว่าเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), แร่ธาตุและน้ำ บนโลก ชีวิต photosynthetic จะสามารถผลิตโมเลกุลซับซ้อนอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้ใช้พลังงานจากแสงแดด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้แก่พืช สาหร่ายสีเขียว protists บางอย่าง (เช่น phytoplankton), และเชื้อแบคทีเรียบางอย่าง (เช่น cyanobacteria) [1, 2] สิ่งมีชีวิต photosynthetic สามารถสร้างอาหารเอง และเหล่านี้เรียกว่า autotrophs หมายถึง "ตัวเองให้อาหาร" Autotrophs ยังจะเรียกว่าเป็นผู้ผลิตหลัก มันมีการประมาณว่า ผลิตสุทธิหลักของพวกเขาทั้งหมดในโลกเกินกว่า petagrams 104.9 ของคาร์บอนต่อปี และให้พวกเขามีบทบาทสำคัญในวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลก [1] จึงควร ทราบว่า ประมาณครึ่งหนึ่งของผลผลิตนี้เกิดขึ้นในมหาสมุทรส่วนใหญ่ดำเนินการ โดยสิ่งมีชีวิตด้วยกล้องจุลทรรศน์เรียกว่า phytoplankton แม้ว่าความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศมีน้อย ประมาณ 0.039% ก๊าซนี้ได้ขาดไม่ได้สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงภาคพื้น อย่างไรก็ตาม ในบางสภาพแวดล้อม ผลิตหลักเกิดขึ้นแม้ว่ากระบวนการที่เรียกว่า chemosynthesis [3] สิ่งมีชีวิต chemosynthetic autotrophs สามารถรับพลังงานที่ทำให้อาหารอินทรีย์ โดยการรับอิเล็กตรอน high-energy อนินทรีย์สาร (แก๊สไฮโดรเจน แอมโมเนีย nitrates และ sulfides) ได้ บนโลก ระบบนิเวศ chemosynthetic มีช่องลมร้อน เย็น seeps โคลนภูเขา และสระน้ำเกลือ sulfidic ดังนั้น autotrophs ชนิดต่าง ๆ สามารถผลิตพลังงาน ได้การสังเคราะห์ด้วยแสงหรือ chemosynthesisใน 1977 นักวิทยาศาสตร์ทางทะเลค้นพบระบบนิเวศตาม chemosynthesis ที่ความลึก 2.5 กิโลเมตรรอบ ๆ น้ำพุบนริฟท์ภูเขาไฟกาลาปาโกส (แพร่กระจายริดจ์) ปิดชายฝั่งของเอกวาดอร์ [4,5] ตั้งแต่นั้น ร่ำรวยในชีวิต hydrothermal หลายช่องได้ค้นพบ และสำรวจตามแนวสันเขาภูเขาไฟในมหาสมุทรแอตแลนติกและแปซิฟิก สภาพแวดล้อมของช่อง hydrothermal เหล่านี้ถือว่า มีคุณสมบัติเฉพาะทางกายภาพ และทางเคมีเช่นความดันสูงมาก (สูงถึง 420 atm), สูงอย่างรวดเร็วการเปลี่ยนแปลง (จาก 2 – 4 ° C ถึง 400 ° C) อุณหภูมิ pH กรด โลหะหนักเป็นพิษ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และสมบูรณ์ของแสง [6,7] จุดเริ่มต้นของช่องลึก hydrothermal เป็นทวีป การธรณีภาคแบ่งออกเป็นเจ็ดหลักและหลายรองแผ่นที่กำลังย้ายซึ่งกันและกัน การสร้างรอยแตกร้าวและ crevices ในพื้นมหาสมุทร [8] แผ่นเหล่านี้จะถูกคั่น ด้วยแบ่งออกเป็นหลายกลุ่มแบ่งตามโซนกระดูกเคลื่อน อัตราการขยายตัวของเซ็กเมนต์ dorsal ตั้งแต่ 1 ไปจนถึง 280 มม.ต่อปี โซนทำเป็นลักษณะ โดยกิจกรรมภูเขาไฟที่แข็งแกร่ง น้ำทะเล seeps ลงในช่องเหล่านี้ และความร้อนจากหินละลาย หรือหินหนืด ซึ่งสามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่สูงมาก (สูงสุด 400 ° C) แล้ว ของเหลว hydrothermal น้ำทะเลอุ่นขึ้นไปผิวยุบขนาดใหญ่ของแร่ซึ่งเป็นแหล่งของพลังงานและสารอาหารให้ชีวิต chemoautotrophic [9-17] ชีวิตหลายชีวิตได้ถูกค้นพบในสภาพแวดล้อมเหล่านี้เป็นจุลินทรีย์ (Eubacteria และอาร์เคีย) และ pluricellular สิ่งมีชีวิตเช่นกุ้ง หอย และภู่ยักษ์ ยักษ์ tubeworms ปู และปลา [18] สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีพัฒนากลยุทธ์ต่าง ๆ เพื่อให้การปรับตัวกับสภาพแวดล้อมเหล่านี้มาก ในกรณีผลรวมของการสังเคราะห์ด้วยแสง ห่วงโซ่อาหารเป็นไปตามการผลิตหลักของพลังงานและโมเลกุลอินทรีย์ โดยแบคทีเรีย chemolithoautotrophic ฟรี หรือน้อยสัมพันธ์กับบางสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เช่น tubeworms ภู่ และหอย [6,7,17] สภาพแวดล้อมรอบช่อง hydrothermal การที่ประชากรของแบคทีเรียแตกต่างกันอยู่ เป็นลักษณะ โดยอุณหภูมิขนาดใหญ่ จุลินทรีย์บางเจริญที่อุณหภูมิต่ำขึ้นในน้ำทะเลลึก (ปรับเย็น psychrophilic แบคทีเรีย), อื่น ๆ mesophiles ที่อุณหภูมิปานกลาง (10-60 ° C) 1-4 องศาเซลเซียส และในที่สุด บางสายพันธุ์ thermophiles หรือ hyperthermophiles เจริญประมาณ 60 ° C และ 100 ° C ตามลำดับ [17] ตัวอย่าง fumarii Pyrolobus อาร์เคียสามารถเจริญเติบโตที่ 113 ° C มีอุณหภูมิเหมาะสมของการเติบโตที่ 106 ° C [19] ในความคมชัดการ photosynthetic สิ่งมีชีวิตที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ คาร์บอนไดออกไซด์ สารอาหาร และน้ำในการผลิตวัสดุอินทรีย์ และจึงชีวมวล เชื้อแบคทีเรีย chemiolithoautotrophic ในทะเลลึก hydrothermal ช่องจะแยกพลังงานเคมีที่เริ่มจากการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบแร่ลดลงในการอยู่อาศัย แล้ว พลังงานนี้ใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารประกอบอนินทรีย์ง่ายกว่าเช่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนเตรต แอมโมเนีย และแร่ธาตุอื่น ๆ สังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กมีจำนวนพันธุ์สัตว์ ที่อยู่ symbiosis obligate กับแบคทีเรียเหล่านี้ chemosynthetic (หอย ภู่ gastropods และ vestimentiferan tubeworms) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (ไข่เน่า) และโลหะหนัก (ตะกั่ว ซีดี Hg, Zn ฯลฯ) ซึ่งอยู่ในความเข้มข้นสูงในช่อง hydrothermal มีพิษสำหรับชีวิต สิ่งมีชีวิตของระบบนิเวศนี้พัฒนากลไกที่มีประสิทธิภาพของการป้องกันจะป้องกันตัวเองจากวัสดุเหล่านี้เป็นพิษ [17] ตัวอย่าง พวกเขาใช้เอนไซม์สามารถ resisting อุณหภูมิสูงและความดันปกติ นอกจากนี้ การปรับตัวของจุลินทรีย์เหล่านี้หมายถึงต้องมีอื่น ๆ อีกมากมายแก้ไขคอมโพเนนต์ของชีวเคมีเช่นโปรตีน สาร และกรดนิวคลีอิก และโหมดอื่น ๆ สรีรวิทยาของการปรับตัวชีวิตโดยรวม autotrophic (photosynthetic หรือ chemoautotrophic) สามารถใช้แหล่งพลังงานเช่นแร่ธาตุแสง หรือลดลงแตกต่างกันเพื่อสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน แต่มีลักษณะทั่วไปของความสามารถในการรวมคาร์บอนจาก CO2 เป็นสารอินทรีย์ ปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนด้านนี้ได้รับการกล่าวในรีวิวบางแห่ง [20-24] ในบทความนี้ เราสรุปความรู้ปัจจุบันเกี่ยวกับเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์และผสมกลมกลืน เช่น carbonic anhydrase โดยสิ่งมีชีวิตที่สัมพันธ์กับช่อง hydrothermal ทะเลลึก เพราะความจริงที่ว่า สภาพแวดล้อมนี้มีลักษณะไม่เพียงแต่ ด้วยความหลากหลายในปัจจัยทางกายภาพ และเคมี แต่ ด้วยความหลากหลายทางชีวภาพจุลินทรีย์ และสัตว์ แนะนำที่ เอนไซม์จากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจจะน่าสนใจในกลยุทธ์ biotechnological แตกต่างกันโดยการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สิ่งมีชีวิตบางคนมีความสามารถในการสังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารอนินทรีง่ายเช่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), เกลือแร่และน้ำ บนโลกมีชีวิตสังเคราะห์สามารถที่จะผลิตโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารอนินทรีง่ายโดยใช้พลังงานจากแสงแดด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้รวมถึงพืชสาหร่ายสีเขียว, protists บางอย่าง (เช่นแพลงก์ตอนพืช) และแบคทีเรียบางชนิด (เช่นไซยาโนแบคทีเรีย) [1,2] สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์สามารถสร้างอาหารของตัวเองและเหล่านี้เรียกว่า autotrophs หมายถึง "การให้อาหารด้วยตัวเอง" autotrophs ยังจะเรียกว่าเป็นผู้ผลิตหลัก มันเป็นที่คาดว่าการผลิตหลักของพวกเขารวมสุทธิในโลกเกินกว่า 104.9 petagrams คาร์บอนต่อปีและว่าพวกเขามีบทบาทสำคัญในวงจรคาร์บอนทั่วโลก [1] มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทราบว่าประมาณครึ่งหนึ่งของการผลิตนี้เกิดขึ้นในมหาสมุทรและจะดำเนินการโดยส่วนใหญ่มีชีวิตที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืชกล้องจุลทรรศน์ แม้ว่าความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศอยู่ในระดับต่ำประมาณ 0.039% ก๊าซนี้จะขาดไม่ได้สำหรับการสังเคราะห์แสงบก อย่างไรก็ตามในบางสภาพแวดล้อมการผลิตหลักที่เกิดขึ้นแม้ว่ากระบวนการที่เรียกว่า chemosynthesis a [3] สิ่งมีชีวิตที่มีความ Chemosynthetic autotrophs ความสามารถในการได้รับพลังงานที่จะทำให้อาหารอินทรีย์ของพวกเขาโดยออกซิไดซ์พลังงานสูงสารอนินทรี (ก๊าซไฮโดรเจนแอมโมเนียไนเตรตและซัลไฟด์) บนโลกรวมถึงระบบนิเวศ chemosynthetic ช่องระบายอากาศร้อนโชยเย็นภูเขาไฟโคลนและสระว่ายน้ำน้ำเกลือ sulfidic ดังนั้น autotrophs ประเภทที่แตกต่างกันสามารถผลิตพลังงานได้ทั้งผ่านการสังเคราะห์หรือ chemosynthesis.
ในปี 1977 นักวิทยาศาสตร์ทางทะเลค้นพบระบบนิเวศบนพื้นฐานของ chemosynthesis ที่ระดับความลึก 2.5 กิโลเมตรรอบ ๆ บ่อน้ำพุร้อนในกาลาปากอสภูเขาไฟระแหง (ที่สันแพร่กระจาย) นอกชายฝั่งของเอกวาดอร์ [ 4,5] ตั้งแต่นั้นมา hydrothermal ระบายหลายที่เต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการค้นพบและการสำรวจตามแนวภูเขาไฟในมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรแปซิฟิก สภาพแวดล้อมของช่องระบายอากาศร้อนเหล่านี้ถือว่ามากที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ไม่ซ้ำกันเช่นความดันสูง (ถึง 420 ตู้เอทีเอ็ม) อุณหภูมิสูงและการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (2-4 ° C ถึง 400 ° C) เป็นกรดด่างโลหะหนักที่เป็นพิษ , ไฮโดรเจนซัลไฟด์และขาดสมบูรณ์ของแสง [6,7] ต้นกำเนิดของ hydrothermal ระบายลึกเป็นทวีป เปลือกโลกแบ่งออกเป็นเจ็ดใหญ่และแผ่นเล็ก ๆ น้อย ๆ หลายทั้งหมดที่มีการเคลื่อนย้ายที่สัมพันธ์กับแต่ละอื่น ๆ สร้างรอยแตกและรอยแยกในพื้นมหาสมุทร [8] แผ่นเหล่านี้จะถูกแยกออกจากสันเขาแบ่งออกเป็นหลายส่วนคั่นด้วยโซนแตกหัก อัตราการขยายตัวของกลุ่มหลังจะแตกต่างกัน 1-280 มิลลิเมตรต่อปี โซนแตกหักที่โดดเด่นด้วยการระเบิดของภูเขาไฟที่แข็งแกร่ง น้ำทะเลซึมเข้าไปในช่องว่างเหล่านี้และความร้อนจากหินหลอมเหลวหรือแมกมาซึ่งสามารถเข้าถึงอุณหภูมิสูงมาก (สูงถึง 400 ° C) และจากนั้นของเหลวร้อนนี้ของน้ำทะเลอุ่นเพิ่มขึ้นไปที่พื้นผิวละลายจำนวนมากของแร่ธาตุที่ให้ แหล่งที่มาของพลังงานและสารอาหารที่จะมีชีวิต chemoautotrophic a [17/09] สิ่งมีชีวิตจำนวนมากได้รับการค้นพบในสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรเหล่านี้รวมทั้งจุลินทรีย์ (Eubacteria และเคี) และสิ่งมีชีวิต pluricellular เช่นกุ้งหอยและหอยแมลงภู่ยักษ์ tubeworms ยักษ์ปูและปลา [18] สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้มีการพัฒนากลยุทธ์ที่แตกต่างเพื่อให้แน่ใจว่าการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมของพวกเขาเหล่านี้มาก ในกรณีที่ไม่มีการรวมของการสังเคราะห์แสง, ห่วงโซ่อาหารจะขึ้นอยู่กับการผลิตหลักของพลังงานและโมเลกุลของสารอินทรีย์โดยแบคทีเรีย chemolithoautotrophic ฟรีหรือเกี่ยวข้องมากหรือน้อยบางส่วนของชีวิตเหล่านี้เช่น tubeworms หอยแมลงภู่และหอย [6,7,17] . สิ่งแวดล้อมรอบ hydrothermal ระบายที่ประชากรที่แตกต่างกันของเชื้อแบคทีเรียที่อาศัยอยู่เป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่มีขนาดใหญ่ เชื้อเจริญเติบโตที่อุณหภูมิต่ำ 1-4 องศาเซลเซียสที่เกิดขึ้นในทะเลลึก (เย็นดัดแปลงแบคทีเรีย psychrophilic), อื่น ๆ , mesophiles ที่อุณหภูมิปานกลาง (10-60 ° C) และในที่สุดบางสายพันธุ์ที่เรียกว่า thermophiles หรือ hyperthermophiles , การเจริญเติบโตที่ประมาณ 60 องศาเซลเซียสและ 100 องศาเซลเซียสตามลำดับ [17] ยกตัวอย่างเช่นเคี Pyrolobus fumarii สามารถเจริญเติบโตได้ที่ 113 ° C ที่มีอุณหภูมิที่เหมาะสมของการเจริญเติบโตที่ 106 ° C [19] ในทางตรงกันข้ามกับสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สารอาหารและน้ำเพื่อผลิตวัสดุอินทรีย์และชีวมวลจึงแบคทีเรีย chemiolithoautotrophic ในช่องระบายอากาศใต้ท้องทะเลลึก hydrothermal สามารถที่จะดึงพลังงานเคมีที่เริ่มต้นจากการเกิดออกซิเดชันของสารแร่ลดลงอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยของพวกเขา จากนั้นพลังงานนี้จะใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารอนินทรีง่ายเช่นก๊าซคาร์บอนไนเตรตแอมโมเนียมและแร่ธาตุอื่น ๆ สังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์ขนาดเล็กที่มีอยู่ไปยังหมายเลขของสายพันธุ์สัตว์ที่อาศัยอยู่ใน symbiosis หนี้บุญคุณกับแบคทีเรียเหล่านี้ chemosynthetic (หอยแมลงภู่หอยและ tubeworms vestimentiferan) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และโลหะหนัก (ตะกั่วแคดเมียมปรอท, สังกะสี ฯลฯ ) ซึ่งมีอยู่ในความเข้มข้นสูงใน hydrothermal ระบายเป็นพิษสำหรับสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตระบบนิเวศนี้พัฒนากลไกที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการป้องกันตัวเองจากวัสดุที่เป็นพิษเหล่านี้ [17] ยกตัวอย่างเช่นที่พวกเขาใช้เอนไซม์ที่ผิดปกติความสามารถในการต่อต้านอุณหภูมิและความดันสูง นอกจากนี้การปรับตัวของจุลินทรีย์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าจะต้องมีการปรับเปลี่ยนอื่น ๆ อีกมากมายของส่วนประกอบทางชีวเคมีของพวกเขาเช่นโปรตีนเยื่อและกรดนิวคลีอิกเช่นเดียวกับรูปแบบทางสรีรวิทยาอื่น ๆ ของการปรับตัว.
โดยรวม, ชีวิต autotrophic (สังเคราะห์หรือ chemoautotrophic) สามารถใช้ที่แตกต่างกัน แหล่งที่มาของพลังงานเช่นแสงหรือแร่ธาตุที่ลดลงในการสังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อน แต่มีลักษณะร่วมกันของความสามารถในการรวมคาร์บอนไดออกไซด์จาก CO2 ลงในสารอินทรีย์ ทุกแง่มุมของการตรึงคาร์บอนนี้ได้รับการกล่าวถึงในการแสดงความคิดเห็นที่ดีบางอย่าง [20-24] ในการทบทวนนี้เราสรุปความรู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับเอนไซม์ที่มีส่วนร่วมในการตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และดูดซึมเช่น anhydrase คาร์บอโดยสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับทะเลน้ำลึก hydrothermal ระบาย เพราะความจริงที่ว่าสภาพแวดล้อมเช่นนี้เป็นลักษณะโดยไม่เพียง แต่ความหลากหลายในปัจจัยทางกายภาพและทางเคมี แต่ยังโดยจุลินทรีย์และความหลากหลายทางชีวภาพของสัตว์แสดงให้เห็นว่าเอนไซม์จากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจจะเป็นที่สนใจในเทคโนโลยีชีวภาพกลยุทธ์ที่แตกต่างกันโดยไม่คำนึงถึงการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สิ่งมีชีวิตสามารถสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากง่ายกว่าสารอนินทรีย์ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2 ) , แร่ธาตุ และน้ำ บนโลก สิ่งมีชีวิตที่เป็นพืชสามารถผลิตโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารอนินทรีย์ได้ง่ายๆ ด้วยการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ ได้แก่ พืช สาหร่ายสีเขียวบางโพรทิสต์ ( เช่นแพลงก์ตอนพืช )และแบคทีเรียบางอย่าง ( เช่นความต้านทานไฟฟ้า ) [ 1 , 2 ] สิ่งมีชีวิตที่เป็นพืชที่สามารถสร้างอาหารของตัวเองและเหล่านี้จะเรียกว่าคน ความหมายของตัวเอง " อาหาร " คนก็จะเรียกว่าเป็นผู้ผลิตหลัก มีการประมาณการว่ารายได้สุทธิหลักการผลิตบนโลกเกิน 104.9 petagrams ของคาร์บอนต่อปี และพวกเขาเล่นบทบาทสำคัญในวัฏจักรของคาร์บอนทั่วโลก [ 1 ]มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทราบว่าประมาณครึ่งหนึ่งของผลผลิตนี้เกิดขึ้นในมหาสมุทร และส่วนใหญ่ดำเนินการโดยกล้องจุลทรรศน์ระบบที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืช . แม้ว่าความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศต่ำประมาณร้อยละ 0.039 ก๊าซนี้จะขาดไม่ได้สำหรับสัตว์บก การสังเคราะห์ด้วยแสง อย่างไรก็ตาม ในบางสภาพแวดล้อมการผลิตหลักเกิดขึ้นแม้ว่ากระบวนการที่เรียกว่าปฏิกิริยาเคมี [ 3 ] คีโมซินเตติกสิ่งมีชีวิตคนสามารถได้รับพลังงานทำให้อาหารอินทรีย์ของพวกเขาโดยพลังงานอนินทรีย์สารประกอบออกซิไดซ์ ( ไฮโดรเจน ก๊าซแอมโมเนีย ไนเตรต และซัลไฟด์ ) บนโลก คีโมซินเตติกระบบนิเวศรวมถึงช่องระบายอากาศร้อนเย็นไหล ภูเขาไฟโคลนและ sulfidic น้ำเกลือสระ ดังนั้นคนประเภทที่แตกต่างกันสามารถผลิตพลังงานได้ทั้งผ่านการสังเคราะห์แสง หรือขาดความมั่นใจ .
ใน 1977 , นักวิทยาศาสตร์ทางทะเลค้นพบระบบนิเวศขึ้นอยู่กับคำทับศัพท์ที่ความลึก 2.5 กม. รอบๆน้ำพุร้อนบนรอยแยกภูเขาไฟกาลาปากอส ( กระจาย Ridge ) นอกชายฝั่งเอกวาดอร์ [ 4 , 5 ] ตั้งแต่นั้นมาระบายด้วยหลายที่อุดมไปด้วยสิ่งมีชีวิตได้ถูกค้นพบและสำรวจตามแนวภูเขาไฟในมหาสมุทรแอตแลนติกและแปซิฟิก สภาพแวดล้อมของ vents ไฮโดรเทอร์มอลเหล่านี้ถือว่ามากกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ เช่น ความดันสูง ( ถึง 420 ATM ) สูงและการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิ ( 2 – 4 ° C 400 ° C ) , pH ที่เป็นกรด , โลหะหนักเป็นพิษก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ และไม่มีที่สมบูรณ์ของแสง [ 6 , 7 ] ที่มาของ hydrothermal vents ลึกเป็นทวีปลอย ส่วนเปลือกโลกถูกแบ่งออกเป็นเจ็ดหลัก และหลาย ๆเล็กน้อย ซึ่งทุกแผ่นมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับแต่ละอื่น ๆ , การสร้างรอยแตกและรอยแยกในพื้นมหาสมุทร [ 8 ] แผ่นเหล่านี้จะแยกตามสันเขาแบ่งออกเป็นหลายส่วน โดยการแยกโซนอัตราการขยายตัวของทางกลุ่มที่แตกต่างกันจาก 1 ถึง 280 มิลลิเมตรต่อปี แตกหักโซนรายล้อมด้วยภูเขาไฟที่แข็งแกร่ง น้ำทะเลซึมเข้าไปในช่องว่างเหล่านี้ และความร้อนจากหินหลอมละลายหรือหินซึ่งสามารถเข้าถึงอุณหภูมิสูงมาก ( ถึง 400 ° C ) แล้วนี้ด้วยของเหลวอุ่นน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นกลับสู่ผิวละลายแร่ธาตุจำนวนมาก ซึ่งเป็นแหล่งของพลังงานและสารอาหารที่ chemoautotrophic 9 –สิ่งมีชีวิต [ 17 ]สิ่งมีชีวิตมากมายได้ถูกค้นพบในเหล่านี้เป็นมิตรสภาพแวดล้อมรวมทั้งจุลินทรีย์ ( แบคทีเรียอาร์เคียและ pluricellular ) และสิ่งมีชีวิต เช่น กุ้ง หอย และ หอย ปู และปลายักษ์ tubeworms ยักษ์ [ 18 ] สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้มีการพัฒนากลยุทธ์ที่แตกต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขา การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเหล่านี้อย่างมาก ในการขาดรวมของการสังเคราะห์แสงโซ่อาหารจะขึ้นอยู่กับหลักและการผลิตพลังงานโมเลกุลอินทรีย์โดย chemolithoautotrophic แบคทีเรียฟรีหรือมากกว่าหรือน้อยกว่าที่เกี่ยวข้องกับบางส่วนของเหล่านี้สิ่งมีชีวิต เช่น tubeworms หอยแมลงภู่ หอย [ 6,7,17 ] สิ่งแวดล้อมรอบตัว hydrothermal vents ที่ประชากรของแบคทีเรียอาศัยอยู่ เป็นลักษณะโดยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมากบางเชื้อจุลินทรีย์เจริญที่อุณหภูมิต่ำ 1 – 4 ° C ( ในทะเลลึก ( เย็นดัดแปลงไซโครฟิลิกแบคทีเรีย ) ผู้อื่น เมโซฟลิกที่อุณหภูมิปานกลาง ( 10 – 60 ° C ) และสุดท้าย บางสายพันธุ์ เรียกว่า เทอร์โมไฟล์หรือ hyperthermophiles เจริญในรอบ 60 ° C และ 100 องศา C ตามลำดับ [ 17 ] ตัวอย่างเช่น