Se necesita un metabolismo recíproco en un mundo invadido por plantas locas

En este artículo de Bains et al , se analiza una alternativa a la fotosíntesis oxigénica. Aparentemente, se puede producir 4 veces la cantidad de biomasa usando fotosíntesis hidrogenada sobre oxigénica.

La fotosíntesis oxigénica se describe mediante la ecuación:

norte C O 2 + norte H 2 O → ( C H 2 O ) norte + norte O 2
Y el proceso hidrogenético:
C H 4 + H 2 O → C H 2 O + 2 H 2
Ambos procesos son endotérmicos, pero el inferior requiere solo una cuarta parte de la luz solar que el superior.

Este proceso es interesante porque, dado que los organismos que lo usan tendrían tanta energía prescindible, daría lugar a un mundo vegetal loco .

Como señala esta respuesta , necesita algún tipo de metabolismo recíproco para que las superplantas no se queden sin metano y agua. Además de traer un equilibrio al planeta, me gustaría que esto sea un metabolismo heterótrofo, para que puedan ser herbívoros que se muevan y hagan cosas interesantes.

La única "solución" a este problema que se me ha ocurrido es un metabolismo basado en la combustión de hidrógeno. Pero esto es estúpido porque 1) no aborda el problema del metano 2) cantidades sustanciales de hidrógeno y oxígeno en la misma atmósfera es una receta para el desastre y 3) incluso si el proceso de combustión estuviera perfectamente contenido y nunca se quisieran formas de vida para desarrollar un uso controlado del fuego habría que añadir otro proceso que renueve el contenido de oxígeno de la atmósfera.

La respuesta que vinculé especula sobre la posibilidad de obtener suficiente oxígeno del carbonato terrestre, ¿es factible?

Si no, ¿cuáles son algunas formas en que esto podría funcionar? Estoy abierto a agregar cualquier tipo de compuesto a la atmósfera oa la corteza del mundo.

Y C H 2 O es formaldehído , que tampoco es bueno para la vida.
@RonJohn No es bueno para la vida terrestre . También estoy bastante seguro de que el proceso hidrogenado es escalable, por lo que podría usar 6 veces la cantidad de reactivos por mol de reacción si el formaldehído fuera un problema.
Es posible que desee cambiar la base científica por la ciencia pura si desea cálculos específicos.
También debe tener en cuenta que el metano es un gas de efecto invernadero feroz, siendo aproximadamente 20 veces más efectivo que el CO2 (pero se oxida mucho más rápido en nuestro ecosistema). Dado que debe ser un gas dominante en la atmósfera propuesta, en lugar de un rastro, puede imaginar las consecuencias. Venus, ¿alguien?

Respuestas (1)

Su metabolismo recíproco regenerará metano y agua.

Si sus fotosíntesis generan carbohidratos e hidrógeno a partir de metano, agua y energía solar, sus heterótrofos tomarán los carbohidratos y el hidrógeno, liberarán la energía y regenerarán el metano y el agua.

Me interesó descubrir en mi lectura que todas las vías metabólicas productoras de metano conocidas comienzan con carbonos cortos o CO2 y, por lo general, tienen un producto final de CO2 además del metano.

portaobjetos de metanógeno https://www.slideshare.net/SurenderRawat3/methanogenesis

Pero también ocurre la producción de metano a partir de CO2 y H2 que produce CH4 y H2O. No entiendo por qué los organismos no se saltan la parte de producción de CO2 y simplemente reducen los carbohidratos a CH4 y H2O.

Sin embargo, en última instancia, la reducción de CHO a CH4 y H2O debe ocurrir todo el tiempo. La producción de metano a partir de celulosa en biodigestores produce metano de manera rutinaria a partir de desechos agrícolas. Aunque no pude encontrar una ruta metabólica descrita para un solo organismo que hiciera eso, no es difícil de imaginar.

camino metabólico https://www.researchgate.net/figure/Proposed-metabolic-pathway-for-metano-generación-durante-WAS-anaerobic-digestion-Only_fig7_302978634

Aquí también hay un paso de CO2 que debe ser necesario por razones que escapan a mi conocimiento. Si alguien con una química sólida puede explicar por qué la metanogénesis debe tener un producto de desecho de CO2, ¡hágalo!

Tienes la novedosa fotosíntesis soñada por Bains. Podrías soñar con otro organismo que use la vía anterior en sus propias células. O si desea apegarse a las vías metabólicas terrestres, podría hacer que sus herbívoros heterótrofos tengan un rumen lleno de microbios mixtos que cooperan en la descomposición hidrolítica de la celulosa, no tan nervioso.

Necesitarán hidrógeno que sus productores primarios están produciendo como producto de desecho. A diferencia del oxígeno, el hidrógeno podría escapar de una atmósfera de gas. Hay soluciones alternativas que podría usar para evitar que el hidrógeno se escape.

1: Ambiente de agua e hidrógeno disuelto. O un entorno de alcano líquido: pueden existir lagos de CH4 donde hace frío, como Titán. Los lagos de pentano/hidrocarburo podrían existir en la tierra. En ausencia de oxígeno (¡que es el caso!), esto podría funcionar.

2: Clatratos de hidrógeno : el hidrógeno equivalente a los clatratos de metano, que existen en entornos de alta presión en la Tierra.

Aquí hay algo muy bueno. Para heterótrofos como nosotros la tierra, el agua está disponible, el oxígeno está disponible y el carbono reducido es lo que queremos comer. En este entorno, es posible que no sean los heterótrofos de azúcares reducidos en carbono los que escasean. Es el hidrógeno producto de la reacción. El carbono reducido es fácil de encontrar por ahí, pero el hidrógeno no tanto: si no está en la atmósfera, los heterótrofos tendrán que beber una gran cantidad de hidrocarburo con H2 disuelto o eliminar los clatratos para obtener el hidrógeno que necesitan para esa mitad de la ecuacion.

Pensando en esto, las "plantas" por supuesto se aferrarán al hidrógeno. Necesitan ejecutar el ciclo hacia atrás ellos mismos, al igual que las plantas terrestres oxidan los carbohidratos para obtener energía. Tal vez estas plantas tengan "frutos" de clatrato de hidrógeno.

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