Ciclo del carbono en una bioquímica basada en azufre

Estoy diseñando un mundo con formas de vida avanzadas que usan una bioquímica basada en azufre (ver este enlace para el contexto). Me gustaría crear un ciclo de carbono análogo al de la Tierra, donde:

  • La fotosíntesis transforma el dióxido de carbono (CO 2 ) y el agua (H 2 O) en glucosa (C 6 H 12 O 6 ) y oxígeno (O 2 ).
  • La respiración celular consume O 2 y libera CO 2 + H 2 O, manteniendo el equilibrio.

En mi mundo, me gustaría:

  • Fotosíntesis para tomar metano (CH 4 ) y ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) para producir dióxido de azufre (SO 2 ) y un hidrocarburo que realiza el mismo papel que la glucosa (llamémoslo sustancia X).
  • Respiración celular para consumir SO 2 y liberar CH4 + H 2 SO 4 , nuevamente manteniendo el equilibrio.
  • Por lo tanto, la sustancia X necesitaría tener una fórmula molecular con 1 × C, 6 × H, 2 × O (o un múltiplo en proporción, por ejemplo, 2 × C, 12 × H, 4 × O).
  • No hay oxígeno (O 2 ) en la atmósfera.
  • No hay producción de agua en la reacción fotosintética.

La solución ideal sería un hidrocarburo que realmente exista, con una fórmula molecular que utilice los átomos mencionados anteriormente. Si eso no es posible, ¿qué pasa si:

  • ¿ Se utiliza trióxido de azufre (SO 3 ) en lugar de SO 2 ?
  • Se agrega un tercer gas a base de nitrógeno (como el amoníaco o el ácido nítrico) de manera que la fotosíntesis toma CH 4 , H 2 SO 4 , tercer gas; y la respiración necesita SO 2 para liberar CH 4 , H 2 SO 4 y el tercer gas.
Hola Ally, ¡bienvenido a Worldbuilding! ¿Puedo sugerir que su pregunta podría estar mejor redactada como tal? Tal vez algo como: "¿Cómo podría funcionar la fotosíntesis en una bioquímica basada en azufre?"
que mal con 6 C H 4 + 6 H 2 S O 4 ↔ C 6 H 12 O 6 ⋅ 6 H 2 O + 6 S O 2 ?
@AlexP ¿En qué dirección preferirá ir esa reacción en el contexto de condiciones similares a las de la Tierra?
Si la gente no está de acuerdo conmigo, vuelva a cambiarlo, pero agregué [química] a la combinación de etiquetas. Porque se trata tanto de la química en las formas de vida (para lo cual [la bioquímica] es perfecta) como de la química de la atmósfera y otras cosas no vivas. Ah, y [atmósfera].
Gracias @ArkensteinXII. Estoy feliz de cambiar el nombre de la publicación para que quede más claro, pero mi pregunta en realidad no es sobre la fotosíntesis. Estoy interesado en el ciclo completo: organismos autótrofos que convierten A en B, donde los heterótrofos luego convierten B nuevamente en A, manteniendo un equilibrio. ¿Espero que tenga sentido?
Buen punto de @AlexP: olvidé agregar que preferiría que la reacción no produjera agua. Los océanos del planeta están compuestos de ácido sulfúrico; Supongo que el agua reaccionaría con él. Edité la pregunta para agregar esa aclaración.
@AllyEnfield Water de hecho reacciona con ácido sulfúrico en una reacción endotérmica. ¿Es posible que sus organismos puedan utilizar esa energía tal vez? Va a ser muy difícil excluir el agua de un entorno planetario porque periódicamente cae del espacio y es producida por una variedad de procesos geológicos.
Gracias @ArkensteinXII. Tendré que considerar el agua entonces. ¿Existe una forma realista de que los organismos puedan usar la energía de la reacción? Pensé que el calor siempre se perdería.
@AllyEnfield Lo primero que me viene a la mente es que, al igual que los organismos de sangre fría de la Tierra, ¿podrían usarlo de manera simple para mantener la temperatura corporal? Sin duda, existen mecanismos por los cuales una forma de vida podría capturar esa energía, aunque solo sea en parte.
Bril, buenas ideas @ArkensteinXII, gracias. De vuelta a la mesa de dibujo :)

Respuestas (1)

Usted ha inventado microorganismos reductores de sulfato

Los microorganismos reductores de sulfato (SRM) o procariotas reductoras de sulfato (SRP) son un grupo compuesto por bacterias reductoras de sulfato (SRB) y arqueas reductoras de sulfato (SRA), las cuales pueden realizar respiración anaeróbica utilizando sulfato (SO42–) como aceptor terminal de electrones, reduciéndolo a sulfuro de hidrógeno (H2S). Por lo tanto, estos microorganismos sulfidogénicos "respiran" sulfato en lugar de oxígeno molecular (O2), que es el aceptor terminal de electrones reducido a agua (H2O) en la respiración aeróbica... En términos de donantes de electrones, este grupo contiene tanto organótrofos como litótrofos. Los organotrofos oxidan compuestos orgánicos, como carbohidratos, ácidos orgánicos (p. ej., formiato, lactato, acetato, propionato y butirato), alcoholes (metanol y etanol), hidrocarburos alifáticos (incluido el metano) e hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno,

No necesita la fotosíntesis porque hay suficiente poder en el sulfato para reducir el metano. Estas criaturas son los heterótrofos en su mundo (y el nuestro), el equivalente de los animales en el mundo óxico.

Puedes modelar tus plantas en bacterias de azufre púrpura . Hacen la fotosíntesis. Al igual que las plantas, expulsan las cosas oxidadas como desechos; oxígeno para las plantas, ácido sulfúrico para los PSB.

Las bacterias del azufre púrpura (PSB) forman parte de un grupo de proteobacterias capaces de realizar la fotosíntesis, denominadas colectivamente bacterias púrpuras... A diferencia de las plantas, las algas y las cianobacterias, las bacterias del azufre púrpura no utilizan el agua como agente reductor y, por lo tanto, sí lo hacen. no producir oxígeno. En su lugar, pueden usar azufre en forma de sulfuro o tiosulfato. El azufre se oxida para producir gránulos de azufre elemental. Este, a su vez, puede oxidarse para formar ácido sulfúrico.

Si crees que ese tipo de cosas son geniales, tienes razón. Leer. Es increíble y es real.

Esta es una gran respuesta, +1; solo tenga en cuenta para el consultante que esta respuesta invierte el uso del grupo sulfato, usándolo para la respiración (desempeñando el papel del oxígeno).
Brillante, gracias @Willk. Esto me permite jugar con H2S y SO4 como alternativas que no había considerado antes. Después de leer el artículo, noté que las reacciones SR* y PSB producen agua como subproducto final, lo que no funcionaría en la ecuación que estoy buscando.
Ciclo del carbono en una bioquímica basada en azufre
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