FOTOAVTROFI: ZNAČILNOSTI IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2026

V photoautotrophs ali phototrophic organizmi so odvisni od svetlobe kot vir energije in je zaradi tega organskih molekul iz anorganskih molekul. Ta proces je znan kot fotosinteza in na splošno ta bitja predstavljajo osnovo prehranjevalne verige.

Najpomembnejši vir energije za življenje je sončna svetloba, ki pade na površino zemlje. Svetlobna energija se ujame med fotosintezo. Med tem postopkom se energija absorbira s klorofilom in drugimi pigmenti, nato pa se pretvori v kemično energijo.

Rastline so fotoavtrotrofni organizmi (slika s strani Free-Photos na www.pixabay.com)

Fotoavtrofi običajno uporabljajo energijo svetlobe za pretvorbo CO2 in vode v sladkorje, ki so osnova za tisoče organskih molekul. Te sladkorje lahko asimilira večina živih organizmov, ne le fotoavtrofi.

Beseda "fotoautotroph" izhaja iz treh besed iz latinščine, ki imajo različne pomene. Beseda fotografija, ki pomeni "svetloba", beseda car, kar pomeni "lastno", in beseda trophos, kar pomeni "prehrana".

Izraz "fotoavtrotrof" zajema veliko različnih skupin živih bitij, vključno z nekaterimi vrstami bakterij in protozojev, vse rastline, alge in lišaji. Poleg tega obstaja edinstvena živalska vrsta, ki združuje fotoavtrotrofne in heterotrofne značilnosti.

Značilnosti fotoavtrotrofov

Obvezna lastnost fotoavtrotrofnih organizmov je prisotnost fotoobčutljivih pigmentov. Fotosenzibilni pigment je molekula, ki je sposobna zaznati in absorbirati svetlobno energijo v obliki fotonov.

Fototrofi imajo sposobnost absorbiranja in pretvorbe svetlobne energije (iz svetlobe) v kemično energijo. Ta energija se shrani v organskih molekulah s pomočjo metaboličnega procesa fotosinteze.

Večina fotoavtrotrofnih in fotosintetskih bitij ima molekule klorofila, saj je to glavni pigment, ki je zadolžen za izvajanje začetnih korakov fotosinteze. Zaradi prisotnosti klorofila so skoraj vsi fotoavtrofi zelene barve.

Fotoavtrotrofijo najdemo v enoceličnih organizmih, kot so cianobakterije in nekateri protozoji, ali v makroskopskih večceličnih organizmih, kot so alge, lišaji in rastline.

Fotoavtrotrofični organizmi so razpršeni v skoraj vseh ekosistemih in njihova velikost je zelo spremenljiva, saj so lahko majhna kot Euglena ali velika kot velikanska sekvoja.

Z izjemo Antarktike rastline pokrivajo skoraj celotno površino zemlje in so glavni predstavniki fotoavtrotrofnih organizmov. Znotraj rastlin je bogata raznolikost oblik, edinstveno in popolnoma prilagojena vsem podnebjem in kopenskim ekosistemom.

Primeri fotoavtrotrofnih organizmov

Obstaja velika raznolikost fotoavtrotrofnih živih bitij, saj gre za prilagajanje, ki je organizmom, ki so ga pridobili, omogočilo preživetje v kakršnem koli stanju in ekosistemu, če so v prisotnosti svetlobe.

- cianobakterije

Cyanobacteria (Vir: Patrioter6 v en.wikibooks prek Wikimedia Commons)

Cianobakterije ali oksifotobakterije spadajo v domeno prokariotikov. So enocelični organizmi, imajo kloroplaste in so zato sposobni fotosinteze. Notranje membrane teh vrst imajo znotraj kloroplastov rastlin tilakoidne "fotosintezirajoče lamele".

Vse cianobakterije vsebujejo klorofil A in biliproteinske pigmente, kot so fikobilini ali fikocijani. Kombinacija teh pigmentov znotraj celic cianobakterij jim daje značilno modro-zeleno barvo.

Ti organizmi so razpršeni po biosferi in so značilni za jezera, ribnike, vlažna tla in propadajoče vlažne organske snovi. So splošni strokovnjaki, saj jim njihova fotoavtrofija omogoča, da se odpovejo nekaterim preveč specifičnim pogojem, saj potrebujejo le sončno svetlobo.

- Protozoa

Fotografija vrste Volvox (Vir: craigpemberton prek Wikimedia Commons)

Znotraj fotoavtrotrofnih protozojev sta euglena. Vsi ti organizmi so mikroskopski, flagelirani in jih uvrščamo v skupino Mastigophora.

Euglenidae so bile mnogokrat uvrščene med enocelične alge. Vendar pa so nedavne študije pokazale, da lahko poleg hranjenja s pomočjo fotosinteze izkoristijo nekaj snovi v okolju tudi s pomočjo pinocitoze.

Euglenidae so prostoživeče, živijo v sladki vodi (nekaj vrst je slana voda) in so večinoma samotne. Imajo veliko različnih oblik in so lahko podolgovate, sferične, ovoidne ali lanceolatne.

Ker so fotosintetični, imajo pozitiven fototaktik (občutljivi so na svetlobne dražljaje) in imajo širino na dnu svojega sprednjega flagela, ki deluje kot fotoreceptor za svetlobno energijo.

Euglenidae so tudi fotoavtotrogi (Vir: David J. Patterson prek Wikimedia Commons)

Imajo kot fotosintezne pigmente klorofil A in B, fikobiline, β-karotene in neoksantin ter ksantofile diadinoksantina. V mnogih primerih euglenidae s fotosintezo ne izpolnjujejo vseh svojih prehranskih potreb, zato morajo zaužiti vitamin B1 in B12 iz okolja.

- lišaji

Lišaji so opredeljeni s simbiotsko povezavo med algami in glivami; zato so tako heterotrofni (skozi glive) kot fotoavtrotrofni (skozi alge) organizmi.

Povezava med dvema vrstama organizmov je za oba ugodna, saj alge lahko izkoristijo substrat, ki ga gliva raste, da raste; medtem ko se gliva lahko s fotosintezo hrani s sladkorji, ki jih proizvajajo alge.

Lišaji ne spadajo v taksonomsko skupino, vendar so običajno razvrščeni glede na vrsto gliv simbiontov. Vse glive, ki sestavljajo lišaje, spadajo v vrste Ascomycota znotraj kraljestva Fungi.

- Enocelične alge, rastline in makroskopske alge

Enocelične alge so morda najbolj razširjeni fotoavtrotrofični organizmi znotraj vodnih ekosistemov; medtem ko so rastline najpogostejši makroorganizmi v kopenskih ekosistemih.

Alge in rastline potrebujejo prisotnost vode in ogljikovega dioksida, da lahko izvajajo fotosintezo in da lahko podprejo svoje prehranske potrebe.

Enocelične alge

Če vzamete malo vode iz katere koli luže, jezera, lagune, reke, morja ali katerega koli drugega vodnega telesa in jo opazujete pod mikroskopom, boste našli na milijone drobnih živopisnih oblik zelene barve, med katerimi so gotovo enocelične alge. .

Skoraj vse enocelične alge imajo eno ali več flagella in so na splošno prosto živeče, čeprav obstajajo nekatere vrste, ki živijo v kolonijah. Večina teh alg je fotoavtrotrofni organizmi, obstajajo pa primeri heterotrofnih alg.

Veljajo za enega glavnih proizvajalcev kisika na planetu, nekateri avtorji pa menijo, da so glavni primarni proizvajalci v oceanih, saj so na dnu prehranjevalne verige.

Rastline

Rastline so sedeči kopenski organizmi, za katere je značilno telo, razdeljeno na dva dela: en zračni in en kopenski. Kopenski del je sestavljen iz korenine, medtem ko je zračni del sestavljen iz stebla, ki pa je razdeljeno na steblo, liste in cvetove.

Imajo neverjetno število različnih oblik in sami proizvajajo hrano s pomočjo fotosinteze, tako kot vsi drugi fotoavtrofi.

Vendar so rastline živa bitja, ki so se najbolj specializirala za uporabo svetlobne energije, saj imajo na svojih listih milijone celic, posebej razporejenih za neprekinjeno fotosintezo čez dan.

Makroskopske alge

Makroskopske alge so predstavniki rastlin v vodnem mediju. Te večinoma živijo potopljene v vodnih okoljih in kolonizirajo kateri koli prostor, kjer je prisoten ustrezen substrat.

Fotografija makroalge (Vir: W. carter prek Wikimedia Commons)

Alge skupine glaukofitov so skupina alg, za katere velja, da so najbolj povezane s kopenskimi rastlinami. Vendar nekateri avtorji alge uvrščajo skupaj s protozoji.

- Živali

Morski polž Elysia chlorotica, splošno znan kot "vzhodni smaragd", lahko izkoristi kloroplaste, ki jih uživa s svojo prehrano, bogato s fotoavtrotrofičnimi organizmi, saj živi od sesanja soka iz morskih alg.

Postopek izkoriščanja kloroplastov iz vaše hrane je znan kot kleptoplastika. Zahvaljujoč temu pojavu lahko polž preživi s proizvodnjo fotoasimilatov na mestih, kjer je sončna svetloba, ne da bi dolgo jedel hrano.

Reference

1. Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, JW, Neuhaus, G., & Sonnewald, U. (2013). Rastlinske znanosti Strasburgerja: vključno s prokarioti in glivami (Zvezek 1). Berlin, Nemčija: Springer.
2. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2005). Vretenčarji (št. Sirsi) i9788448602468). Madrid: McGraw-Hill.
3. Chan, CX, Vaysberg, P., Price, DC, Pelletreau, KN, Rumpho, ME, & Bhattacharya, D. (2018). Aktivni gostiteljski odziv na simbiote alg v morskem polžu Elysia chlorotica. Molekularna biologija in evolucija, 35 (7), 1706-1711.
4. Hu, Q., Guterman, H., & Richmond, A. (1996). Plosko nagnjen modularni fotobioreaktor za množično gojenje fotoavtrotrofov na prostem. Biotehnologija in bioinženiring, 51 (1), 51–60.
5. Raven, PH (1981). Raziskovanje botaničnih vrtov. Bot. Jahrb, 102, 52–72.
6. Shimakawa, G., Murakami, A., Niwa, K., Matsuda, Y., Wada, A., & Miyake, C. (2019). Primerjalna analiza strategij za pripravo ponorov elektronov v vodnih fotoavtrofih. Raziskave fotosinteze, 139 (1–3), 401–411.
7. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2008). Prescott, Harley in Kleinova mikrobiologija. McGraw-Hill visoko šolstvo.