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化学栄養生物は、環境中の電子供与体の酸化によってエネルギーを得る生物である。 [1]これらの分子は、有機分子（化学有機栄養生物）または無機分子（化学無機栄養生物）である。化学栄養生物という名称は、光子を使用する光栄養生物と対照的である。化学栄養生物は、独立栄養性または従属栄養性のいずれかである。化学栄養生物は、例えば熱水噴出孔の周囲など、電子供与体が高濃度に存在する領域で見つかることがある。
化学合成独立栄養生物
化学合成独立栄養生物は、化学合成、すなわち環境中の無機基質の化学反応から生物学的エネルギーを引き出し、二酸化炭素から必要なすべての有機化合物を合成することができる独立栄養生物である。化学合成独立栄養生物は、硫化水素、元素硫黄、第一鉄、分子状水素、アンモニアなどの無機エネルギー源、または有機源を使用してエネルギーを生成することができる。ほとんどの化学合成独立栄養生物は、原核生物の極限環境細菌、細菌、または古細菌であり、そうでなければ敵対的な環境（深海の噴出孔など）に生息し、そのような生態系の主要な生産者である。化学合成独立栄養生物は一般に、メタン生成菌、硫黄酸化菌および還元菌、硝化菌、アナモックス細菌、および好熱好酸性菌など、いくつかのグループに分類される。これらの原核生物の1つの例としては、サルフォロバスが挙げられる。化学栄養細菌の成長は、 Hydrogenovibrio crunogenusのように、約1時間で倍増するなど、劇的に速い場合があります。 [2] [3]
1897年にヴィルヘルム・プフェッファーによって造られた「化学合成」という用語は、もともとは独立栄養（今日では化学無機独立栄養と呼ばれる）と関連した無機物質の酸化によるエネルギー生産として定義されていました。後にこの用語には化学有機独立栄養も含まれるようになり、化学独立栄養の同義語として見なされるようになりました。[4] [5]
化学従属栄養生物
化学従属栄養生物（または化学栄養従属栄養生物）は、炭素を固定して独自の有機化合物を形成することができません。化学従属栄養生物は、硫黄などの無機電子源を利用する化学無機従属栄養生物、またはより一般的には、炭水化物、脂質、タンパク質などの有機電子源を利用する化学有機従属栄養生物です。 [ 6 ] [ 7 ] [8] [9]ほとんどの動物と菌類は化学従属栄養生物の例であり、好塩菌も同様です。
鉄およびマンガン酸化細菌
鉄酸化細菌は、溶解した第二鉄を酸化することでエネルギーを得る化学栄養細菌です。鉄濃度が0.1 mg/Lという低濃度の水でも生育・増殖することが知られています。しかし、酸化を行うには少なくとも0.3 ppmの溶存酸素が必要です。 [10]
鉄は、酸化還元反応とは関係のない生物学上の役割を数多く担っています。例としては、鉄硫黄タンパク質、ヘモグロビン、配位錯体などがあります。鉄は世界中に広く分布しており、地殻、土壌、堆積物に最も多く含まれる元素の1つと考えられています。 [11] 鉄は海洋環境では微量元素です。 [ 11 ]一部の化学無機栄養生物にとっての電子供与体としての鉄の役割は、おそらく非常に古いものです。[12]
参照
- 化学合成
- 岩石栄養生物
- メタン生成菌（水素を餌とする）
- メタン酸化菌
- RISEプロジェクト– 高温の噴出孔群を発見した探検
注記
- ^ チャン、ケネス（2016年9月12日）。「地球の深部における火星生命のビジョン」ニューヨークタイムズ。 2016年9月12日閲覧。
- ^ Dobrinski, KP (2005). 「熱水噴出孔化学合成無機栄養細菌Thiomicrospira crunogenaの炭素濃縮機構」Journal of Bacteriology . 187 (16): 5761–5766. doi : 10.1128/JB.187.16.5761-5766.2005. PMC 1196061. PMID 16077123.
- ^ 「Thiomicrospira、Hydrogenovibrio、Thioalkalimicrobium の評価: Thiomicrospira の 4 種をそれぞれ Thiomicrorhabdus gen. nov. と Hydrogenovibrio に再分類し、Thioalkalimicrobium の 4 種すべてを Thiomicrospira に再分類」。International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology。67 (5): 1140–1151。2017 年 6 月。doi : 10.1099/ijsem.0.001855。hdl : 10026.1 /8374。PMID 28581925 。
{{cite journal}}:不明なパラメータ|authors=は無視されました (ヘルプ) - ^ Kelly, DP; Wood, AP (2006). 「化学栄養性原核生物」.原核生物. ニューヨーク: Springer. pp. 441–456. doi :10.1007/0-387-30742-7_15. ISBN 978-0-387-25492-0。
- ^ Schlegel, HG (1975). 「化学独立栄養のメカニズム」(PDF)。Kinne, O. (ed.).海洋生態学。第 2 巻、第 1 部。pp. 9–60。ISBN 0-471-48004-5。
- ^ デイビス、マッケンジー・レオ;他。 (2004)。環境工学と科学の原則。 清华大学出版社。 p. 133.ISBN 978-7-302-09724-2。
- ^ レンゲラー、ジョセフ W.ドリューズ、ゲルハート。シュレーゲル、ハンス・ギュンター (1999)。原核生物の生物学。ゲオルグ・ティーム・フェルラーク。 p. 238.ISBN 978-3-13-108411-8。
- ^ドワークン、マーティン（2006年）。原核生物：生態 生理学と生化学（第3版）。シュプリンガー。p.989。ISBN 978-0-387-25492-0。
- ^ バーギー、デイビッド・ヘンドリックス、ホルト、ジョン・G. (1994)。バーギーの決定細菌学マニュアル（第9版）。リッピンコット・ウィリアムズ＆ウィルキンス。p. 427。ISBN 978-0-683-00603-2。
- ^ バンシ、L.編。 （2013年）。メタロミクスと細胞。ドルドレヒト: スプリンガー。ISBN 978-94-007-5561-1. OCLC 841263185.
- ^ ab マディガン、マイケル T.; マーティンコ、ジョン M.; スタール、デビッド A.; クラーク、デビッド P. (2012)。ブロック微生物学（第 13 版）。ボストン: ベンジャミン カミングス。p. 1155。ISBN 978-0-321-64963-8。
- ^ Bruslind, Linda (2019-08-01). 「化学無機栄養と窒素代謝」 一般微生物学。
参考文献
1. カトリーナ・エドワーズ。堆積池とその下にある若く冷たい水文学的に活発な海嶺斜面の微生物学。ウッズホール海洋研究所。
2. プランクトン性ロゼオバクター様細菌の光化学的および酵素的 Mn(II) 酸化経路の結合。Colleen M. Hansel および Chris A. Francis* スタンフォード大学地質環境科学部、カリフォルニア州スタンフォード 94305-2115。2005 年 9 月 28 日受領。2006 年 2 月 17 日受理。