独立栄養生物は、無機化学物質を使用して独自の食物を生産する生物です。 「autotroph」という用語は、1892 年に植物学者の Albert Bernhard Frank によって最初に造られました。「autotroph」という用語は、「自己」を意味する「auto」と「食物」を意味する「troph」という 2 つのギリシャ語を組み合わせたものです。したがって、要するに、独立栄養生物とは、他の生物に依存する必要なく、自分自身を養う生物です。
独立栄養生物は、無機化学物質を使用して独自の食物を生産する生物です。 「autotroph」という用語は、1892 年に植物学者の Albert Bernhard Frank によって最初に造られました。「autotroph」という用語は、「自己」を意味する「auto」と「食物」を意味する「troph」という 2 つのギリシャ語を組み合わせたものです。したがって、要するに、独立栄養生物とは、他の生物に依存する必要なく、自分自身を養う生物です。
独立栄養生物 (写真提供者:Pixabay)
独立栄養生物の重要性
私たちの存在は独立栄養生物のおかげです。実際、私たちだけでなく、他のすべての生命体は独立栄養生物の重要な働きから派生しています。これは、独立栄養生物が光合成のプロセスを通じて、二酸化炭素ガスやその他の化合物から糖を生成するためです。たとえば、草食動物は存在できず、したがって、草食動物を食べる肉食動物は生き残ることができません。
独立栄養生物は生産者と呼ばれることが多く、すべての生態系で食物連鎖の主要な支持基盤を構成し、すべての生物が存在するために必要な燃料を提供します。
地球上の最初の生命体は独立栄養生物だった可能性が高い。存在するためには、エネルギーを利用するための生物学的選択肢が他にないため、独自のエネルギーを作る必要があったでしょう.
従属栄養生物 — 光や化学エネルギーを捕獲して自分の食べ物を作ることができない生物 — は、独立栄養生物から論理的に進化しました。一部の専門家は、従属栄養生物が遍在しているのは、生存と繁栄のために生物学的プロセスのエネルギーを得るために独立栄養生物を単純に食べる方が簡単であることを生物が発見したという事実によるものだと感じています.
独立栄養生物の種類
エネルギーをどのように調達するかに応じて、独立栄養生物は、光独立栄養生物と化学独立栄養生物の 2 つのタイプに分類されます。
光独立栄養生物
太陽光からエネルギーを取り出して有機化合物を作る生物は、光合成独立栄養生物と呼ばれます。ほぼすべての植物、緑藻、一部の光合成細菌は光合成独立栄養生物です。
光合成独立栄養生物は、光合成のプロセスを通じて食物を作ります。光合成はギリシャ語に由来し、「photo」は「光」を意味し、「synthesis」は「作る」を意味します。光合成独立栄養生物は、太陽光から光子を捕捉することでエネルギーを獲得します。光合成を通じて、ATP (アデノシン三リン酸) の生成を含む生化学的プロセスを実行します。
アデノシン三リン酸（ATP）の化学構造（写真提供：Smokefoot/Wikimedia Commons）
ほとんどの地上の光合成独立栄養生物は、大気中に存在する炭素を取り込み、それを処理して糖やその他の分子を生成し、太陽のエネルギーを分子結合に蓄えます。このために、さまざまな非生物の地質学的プロセスによって生成された CO2 も、光合成独立栄養生物によって取り込まれます。この CO2 を処理している間、O2 の分子が放出されます。これは、呼吸に必要な酸素としても知られています!
進化科学者は、これが無料であると仮定しています 光合成独立栄養生物が地球の海で一般的になるまで、酸素は地球の大気で利用できませんでした。独立栄養生物が誕生した後、大量の遊離酸素を生成したため、以前は海水に溶けていた大量の鉄がこの酸素と反応して錆に変わりました!これが 縞模様の鉄のフォーメーション です 考古学者はこれを、私たちの地球の歴史の記録の確認としてしばしば指摘します。独立栄養生物によるこの大量の酸素放出のおかげで、私たちを含む大型動物は生き残るために好気呼吸を行うことができます。
縞模様の鉄の形成 (画像クレジット:Flickr)
多くの進化科学者は、光合成独立栄養生物によって生成された酸素の一部が地球のオゾン層を作ったと考えています。このオゾン層により、これらの生命体は、太陽の紫外線 (UV) にさらされた際に DNA が損傷を受けることを恐れることなく、海から陸地に移動することが可能になりました。
化学独立栄養因子
独立栄養生物の 2 番目のカテゴリには、日光を必要とせずに無機化学物質からエネルギーを調達する生物が含まれます。これらの生物は化学独立栄養生物と呼ばれ、通常、太陽光が全く当たらない深海の環境で見られます。多くの化学合成独立栄養生物は深海の火山噴出孔に生息しており、熱を生成してより速い速度で代謝を促進するのに理想的です。
これらの独立栄養生物は、硫化水素、第一鉄、元素硫黄、アンモニアなどの揮発性化学物質をエネルギーの調達に使用します。前述の化学物質は私たちや他の動物にとって有毒ですが、化学独立栄養生物には理想的であり、日光がなくても生き残るのに役立ちます.化学合成独立栄養生物は、一般に細菌、またはより具体的には、単細胞生物である古細菌です。多くの科学者は、化学合成独立栄養生物を単細胞に制限するのは急速な代謝率であると主張しています.
火山性温泉で発見された古細菌 (写真提供:Jim Peaco/Wikimedia Commons)
一部の宇宙生物学者は、木星の月 (タイタン) に生命が存在する可能性があると推測しています。これは、月が暗く、揮発性化学物質が豊富にあり、地球上で化学合成独立栄養がエネルギー要件を満たすために利用されているためです。これを書いている時点で、科学者はタイタンにそのような生命体が存在するという証拠を発見していません.しかし、化学合成によって提供される代謝オプションの範囲を考慮すると、私たちの宇宙に生息する地球外生命体で、本質的に化学独立栄養性でもあるものをいつの日か発見する可能性があります.
光合成独立栄養生物と化学独立栄養生物のどちらが最初に登場したか?
光独立栄養生物と化学独立栄養生物のどちらが地球上の最初の生命体であったかは、まだ十分に確立されていません。多くの専門家は、最初の単細胞生命体は光合成を行っていたと考えています。この信念の彼らの論理は、太陽の光が地球の表面全体を照らすということです。そのため、光独立栄養生物は直射日光を使ってエネルギーを引き出す方が簡単だったでしょう。そうは言っても、一部の科学者はこの考えを受け入れません。なぜなら、海や海洋の深海にある火山地帯は、豊富な揮発性化学物質の存在を通じて、はるかに「濃縮された」エネルギーを供給したと考えているからです。単細胞生命の最初の形態。
現在、その生化学的性質のために、単細胞生物はうまく化石化しません。そのため、化学合成独立栄養生物が実際に地球上で最初の生命体であったかどうかは、決してわからないかもしれません!
