Хемоси́нтез — це процес синтезу органічних речовин з вуглекислого газу за рахунок енергії окиснення аміаку, сірководню й інших речовин, який здійснюється мікроорганізмами в процесі їх життєдіяльності.

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють аміак (NH3) до нітритів (солі HNO2), а потім — до нітратів (солі HNO3). Залізобактерії одержують енергію за рахунок окиснення сполук двовалентного заліза до тривалентного. Вони беруть участь в утворенні покладів залізних руд. Безбарвні сіркобактерії окиснюють сірководень та інші сполуки сірки до сірчаної кислоти (H2SO4).

Процес хемосинтезу відкрив 1887 року видатний український мікробіолог С. М. Виноградський. Хемосинтезувальні мікроорганізми відіграють виняткову роль у процесах перетворення хімічних елементів у біогеохімічних циклах. Біогеохімічні цикли (біогеохімічний колообіг речовин) — це обмін речовинами та забезпечення потоку енергії між різними компонентами біосфери, внаслідок життєдіяльності різноманітних організмів, що має циклічний характер.

Процес хемосинтезу здійснюють хемоавтотрофні бактерії:

  • нітрофікуючі бактерії (окиснюють аміак спочатку до нітритів (солі нітритної кислоти), а згодом — до нітратів (солі нітратної кислоти));
  • залізобактерії (окиснюють сполуки двовалентного Феруму до трьохвалентного);
  • сіркобактерії (окиснюють сірководень та інші сполуки Сульфуру до сульфатної кислоти).

Особливості хемосинтезуРедагувати

Серед основних особливостей можна виділити:

  • здійснюється без участі світла;
  • відбувається з використанням кисню, тобто це аеробний процес.

ЗначенняРедагувати

У планетарному масштабі хемосинтез становить не більше 1 % фотосинтезу, проте він має велике значення для біологічного колообігу та геохімічних перетворень. Значення хемосинтетиків є важливим у природі, оскільки вони беруть участь в утворенні гірських порід, спричиняють корозію металів. Хемоавтотрофні організми можуть жити в океанах на великих глибинах, де є отруйний сірководень. Вони окиснюють його і отримують важливі речовини для життєдіяльності. Хемосинтезуючі бактерії, що окиснюють сполуки Феруму, Мангану, поширені у прісних водоймах. Імовірно, що саме за їх участю впродовж мільйонів років на дні деяких боліт, озер утворилися поклади залізних і манганових руд. Також, деякі хемосинтезуючі бактерії використовуються людиною для очищення стічних вод.

Хемосинтез як інноваційний напрямок для наукових дослідженьРедагувати

Незважаючи на те, що процес хемосинтезу відомий понад сто років, він є важливим і сьогодні в перетворенні хімічних елементів у біогеохімічних циклах. Наразі потребують наукового обґрунтування та додаткових досліджень процеси життєдіяльності нітрифікувальних бактерій, у результаті яких відбувається окислення аміаку до нітратної кислоти. Здатність бактерій перетворювати неорганічні речовини на органічні дає змогу стверджувати, що хемосинтетики можуть накопичувати цінні ресурси для потреб людства.

Хемосинтетичні спільноти в різних середовищах являють собою важливі біологічні системи з погляду їхньої екології, еволюції та біогеографії, а також їхнього потенціалу як індикаторів наявності постійних джерел енергії на основі вуглеводнів. У процесі хемосинтезу бактерії продукують органічні речовини там, де фотосинтез неможливий. Виділення термофільних сульфатовідновлювальних бактерій Thermodesulfovibrio yellowstonii й інших видів хемосинтетиків відкриває перспективи для подальших наукових досліджень. Хемосинтез залишається актуальним для інноваційних технологій, збереження екосистем, життєдіяльності людства загалом. Роль у відкритті явища хемосинтезу Сергія Виноградського є недооціненою та потребує подальшого дослідження та популяризації.

Див. такожРедагувати

ЛітератураРедагувати

  • Кузнецов С. И., Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность, Л., 1970;
  • Заварзин Г. А., Литотрофные микроорганизмы, М., 1972;
  • Каравайко Г. И., Кузнецов С. И., Голомзик А. И., Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд, М., 1972.

ДжерелаРедагувати

ПосиланняРедагувати