Los organismos en el ecosistema basado en oxígeno que tenemos hoy están perfectamente adaptados entre sí. El océano está lleno de agua, y en tierra cae del cielo. Las plantas, las algas y las cianobacterias dividen el agua en hidrógeno y oxígeno. El dióxido de carbono se absorbe para producir azúcares. Los animales, los hongos y otros organismos no fotosintéticos, así como las plantas durante la noche, usan oxígeno y liberan dióxido de carbono a la atmósfera.
Este ciclo se basa en el agua como donante de electrones y como sustancia que todos los seres vivos necesitan para sobrevivir. Y se basa en el carbono y el oxígeno, donde los consumidores liberan carbono a la atmósfera, poniéndolo a disposición de los productores primarios, y la liberación del producto de desecho oxígeno a la atmósfera, una molécula de la que dependen todas las formas de vida complejas.
Pero hay otras formas de vida fotosintéticas, bacterias que usan un donante de electrones diferente al del agua. ¿Hay alguno de estos, si se les da la oportunidad, que podría tener el potencial de formar un ecosistema complejo con respecto a los donantes de electrones disponibles, con consumidores que producen un producto de desecho atmosférico que los productores necesitan para vivir, que a su vez produce su propio producto de desecho que los consumidores ¿depende de? Por supuesto, los productores también formarían la base de la red alimentaria, pero eso es evidente.
Usted es consciente de que existen fotosintetizadores que no utilizan oxígeno. Podrías leer sobre eso.
Un ejemplo son las bacterias de azufre púrpura. https://en.wikipedia.org/wiki/Purple_sulfur_bacteria
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 cambio, pueden usar azufre en forma de sulfuro o tiosulfato (además, algunas especies pueden usar H2, Fe2+ o NO2−) como donante de electrones en sus rutas fotosintéticas.[4]
El producto de desecho consumido por el PSB es H2S o sulfuro de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno es producido por bacterias reductoras de azufre. Así como con nuestro metabolismo reducimos el oxígeno y producimos agua, estas bacterias reducen los compuestos de azufre oxidados y producen H2S.
https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfate-reducing_microorganisms
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).[1][2] 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 estos ecosistemas, el azufre cumple el papel del oxígeno. En un ambiente anaeróbico como una laguna de tratamiento de aguas residuales, los reductores de sulfato descomponen los sólidos y generan H2S. Las bacterias de azufre púrpura luego usan el H2S y la luz solar para hacer la fotosíntesis. H2S también puede ser un gas, si su pregunta exige una atmósfera de gas.
Sí. De hecho, hay bastantes opciones.
Willk ya ha mencionado el azufre. En este caso, los productores primarios producen azufre sólido como un producto de desecho anabólico, que los consumidores deben comer junto con el resto de sus alimentos, en lugar de respirar (a menos, por supuesto, que sean del planeta Sar, que es lo suficientemente caliente como para el azufre existe como un gas atmosférico, y el cloruro de cobre fundido sustituye al agua). Las bacterias productoras de azufre reales tienden a acumular cristales de azufre en sus células, en lugar de liberarlo todo directamente al medio ambiente, por lo que se podría esperar que las plantas productoras de azufre ¡haga lo mismo, ya que tienen problemas de logística de excreción aún mayores que los fotosintetizadores unicelulares!
Algunas bacterias del mundo real también pueden realizar la fijación de carbono utilizando hidrógeno libre directamente, en entornos donde existe hidrógeno libre. Y hay organismos que generan hidrógeno a partir de la respiración/fermentación anaeróbica. Entonces, teóricamente, podría haber un ciclo allí; sin embargo, en la práctica, si tiene mucho hidrógeno en el aire, además de dióxido de carbono, reaccionarán espontáneamente con el tiempo (o no tan espontáneamente, ya que los organismos pueden obtener energía al catalizar la reacción ellos mismos, que es exactamente lo que hacen los metanógenos). hacer en la Tierra) hasta que uno u otro se agoten.
En un mundo de ácido sulfúrico, las plantas podrían adquirir hidrógeno del ácido sulfúrico, produciendo trióxido de azufre sólido o dióxido de azufre gaseoso como producto de desecho, que los consumidores luego comerían o respirarían en lugar de oxígeno diatómico. También es probable que estos mundos tengan una gran cantidad de ácido clorhídrico y fluorhídrico alrededor, lo que da suficiente luz energética para trabajar, o fotosistemas que pueden acumular energía de múltiples fotones (o evitarlo simplemente generando ATP / el equivalente local hasta que haya suficiente de eso alrededor para impulsar la reacción) también podría dividirse para adquirir hidrógeno. Sin embargo, no esperaría la liberación de Cl2 puro de gas F2, sin embargo, ya que son altamente reactivos (tal vez en un mundo realmente frío alrededor de una estrella de clase F...). Esperaría verlos unidos en complejos metálicos (al igual que las bacterias que oxidan el hierro lo hacen con el oxígeno), o halocarbonos: tetracloruro de carbono gaseoso y tetrafluoruro de carbono. Desafortunadamente, esos son químicos muy estables, por lo que no serán muy útiles para completar un ciclo ecológico con los consumidores. Más bien, esperaría que fueran materia prima para otros procesos anabólicos exóticos: fuentes adicionales de carbono y formas menos reactivas de halógenos.
Como el mundo del ácido sulfúrico, pero más plausible, aunque no conozco ningún organismo terrestre que haga esto, los fotoautótrofos también podrían adquirir hidrógeno (como carbono y, a veces, oxígeno) y reducir el potencial de moléculas orgánicas simples, como metano, metanol, etanol , acetato, etc., con moléculas orgánicas más fuertemente oxidadas como producto de desecho. Por ejemplo, en un mundo con una atmósfera de CO2/metano, las plantas podrían extraer hidrógeno del metano para producir etano, etileno y/o gas acetileno como subproductos, que los consumidores inhalarían para regenerar metano gaseoso para que los productores lo consuman y repetir el ciclo.
Por supuesto, el acetileno es una molécula de almacenamiento de energía bastante buena por sí misma, y el etano es un buen lugar para comenzar a construir cadenas de alcanos y alquenos más largas, por lo que en el caso del mundo del ácido sulfúrico estos realmente no son productos "de desecho" como oxígeno tanto como son productos adicionales útiles de la fotosíntesis, de los cuales a veces hay un exceso que es útil para otros organismos.
En un mundo con un entorno ligeramente más reductor, puede esperar que haya disponible una cantidad decente de amoníaco. Quitar el hidrógeno del amoníaco es más fácil que quitarlo del agua (aunque si solo lo haces parcialmente, obtienes algunas moléculas muy energéticas, como la hidracina, el equivalente amoniacal del peróxido de hidrógeno), por lo que no sería inesperado, en lugar de el sulfuro de hidrógeno menos abundante o el agua más unida para servir como donante de hidrógeno y fuente de potencial reductor. El producto de desecho en este caso es el nitrógeno, que es famoso porque no se respira fácilmente, ya que el dinitrógeno es una molécula muy estable a la que no le gusta reaccionar con nada. Excepto que lo hacereaccionar ligeramente exotérmicamente con hidrógeno para devolverle su amoníaco original, completando el ciclo; no hay organismos (conocidos) en la Tierra que puedan adquirir energía a través de la reducción de nitrógeno, porque la Tierra es un entorno altamente oxidante, y las bacterias fijadoras de nitrógeno tienen que gastar más energía de la que gana la producción de amoníaco para adquirir el potencial de reducción necesario en el primer lugar, pero esa situación no se sostiene en este entorno hipotético. Por lo tanto, sus consumidores presumiblemente realizarían fermentación hidrogenada y fijación de nitrógeno para obtener un rendimiento energético positivo en ambos procesos, cerrando el ciclo nitrógeno-amoníaco en lugar del ciclo oxígeno-agua.
Y en un entorno aún más reductor, donde el exceso de hidrógeno ha destruido todo el CO2 en la atmósfera, dejando atrás hidrógeno, metano, agua y amoníaco libres, sus productores producirán hidrógeno residual en lugar de oxígeno o nitrógeno residual, y buscarán adquirir potencial de oxidación química en lugar de potencial de reducción para procesos anabólicos. Los consumidores no excretarán ninguna especie molecular gaseosa para cerrar el ciclo, sino toda la gama de agua, metano y amoníaco completamente reducidos para reabastecer a los productores con materias primas.
Y, por supuesto, como nota final: en ninguno de estos casos, necesariamente debe esperar que la glucosa específicamente, con sus proporciones elementales específicas, siga siendo el almacenamiento de energía y la molécula estructural producida por la fotosíntesis extraterrestre. Ni siquiera sería estable en un mundo de ácido sulfúrico, y otros tipos de moléculas, como los alquenos o los compuestos organonitrógenos, competirán por algunas de sus funciones en ambientes químicos exóticos. Diablos, incluso en la Tierra, hay organismos que obtienen la mayor parte de su energía del metabolismo de grasas y/o proteínas en lugar de azúcares, y los componentes de esos ciclos pueden terminar siendo más importantes que el ciclo básico de oxígeno y agua o sus equivalentes locales.
Las bacterias verdes del azufre son anaerobias y fotoautótrofas. Utilizan iones de sulfuro como donantes de electrones. Algunas especies viven alrededor de fuentes hidrotermales de aguas profundas de las que se alimentan de sulfuro de hidrógeno. Son tan eficientes en la captación de luz que incluso pueden crecer en ausencia de luz solar en el resplandor radiactivo muy débil de la roca calentada geotérmicamente.
También forman un componente de la cadena alimenticia de organismos más complejos que viven en las cercanías de los respiraderos oceánicos profundos.
Muppet enojado
Cyn
La Ley del Cuadrado-Cubo