الكائنات ذاتية التغذية: الخصائص والأمثلة - مادة الاحياء - 2025

على الكائنات ذاتية التغذية هي الكائنات التي لديها القدرة على إنتاج غذائهم يعيشون. أي أنها يمكن أن تولد مركبات عضوية معقدة ، مثل الدهون أو الكربوهيدرات أو البروتينات ، من عناصر بسيطة. لهذا ، يستخدمون تفاعلات كيميائية غير عضوية أو ضوء الشمس.

ومن أمثلة الكائنات ذاتية التغذية النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء. وبالتالي ، فإن الكائنات ذاتية التغذية تقلل من ثاني أكسيد الكربون لتوليد مركبات عضوية ، والتي تستخدم في التخليق الحيوي للمواد. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تخزين الطاقة الكيميائية لاستخدامها في عمليات التمثيل الغذائي المختلفة.

كائن ذاتي التغذية ، شجرة. المصدر: pixabay.com.

الغالبية العظمى من autotrophs تستخدم الماء كعامل اختزال ، ومع ذلك ، هناك كائنات أخرى تستخدم كبريتيد الهيدروجين. وبالمثل ، بالنظر إلى مصدر الطاقة المستخدم في التفاعلات ، يتم تصنيف autotrophs على أنها ضوئية ذاتية التغذية و chemoautotrophs.

تستخدم الكائنات الضوئية ، ممثلة بالنباتات وبعض البكتيريا والطحالب الخضراء ، الطاقة من ضوء الشمس. من ناحية أخرى ، تستخدم المواد الكيميائية الكيميائية الكبريت أو النيتروجين كمصدر للطاقة. تنتمي بعض العتائق والبكتيريا ، مثل بكتيريا الكبريت ، إلى هذه المجموعة.

الأصل والتطور

هناك العديد من النظريات التي تحاول تفسير أصل الحياة على الأرض. إلى جانب هؤلاء ، يقوم العلماء بإجراء بحث لمعرفة كيف حصل هؤلاء الأسلاف على الطاقة اللازمة للتطور.

يقترح بعض الخبراء أن autotrophs ، كما هي معروفة حاليًا ، ربما تطورت بشكل ثانوي عن الأشكال الحية الأولى. عملية الكيمياء الحيوية التي تستخدمها الكائنات الضوئية لإنتاج طعامها متخصصة للغاية.

قد يشير هذا إلى أن مثل هذه التكيفات ربما تطلبت وقتًا طويلاً وتعديلات تطورية متتالية. ومع ذلك ، تعتمد الكائنات غيرية التغذية على ذاتية التغذية في الغذاء. لذلك يجب أن تدور المقترحات حول توضيح الشكوك التي تنشأ في كلتا الحالتين.

أول الخلايا ذاتية التغذية

هناك نظرية تفترض أن الكائنات ذاتية التغذية هي الخلايا الأولى على الأرض. وفقًا لهذه الأساليب ، فإن هذه الهياكل تلبي احتياجاتها من الكربون من ثاني أكسيد الكربون الموجود في البيئة.

لشرح مظهر الكائنات غيرية التغذية ، اقترح العلماء الذين يدعمون هذه الفرضية أن أول كيميائي عضوي متغاير قد تطور على ركيزة مشابهة لتلك الموجودة في الإشريكية القولونية.

أول الخلايا غيرية التغذية

تدعم مجموعة أخرى من الباحثين فكرة أن أشكال الحياة الأولى كانت كائنات غيرية التغذية ، والتي أفسحت المجال لاحقًا للكائنات ذاتية التغذية.

وفقًا لبعض النظريات ، فضلت الظروف الحالية على الأرض تكوين الأحماض الأمينية والمركبات الأساسية الأخرى لتطور الحياة. بناءً على ذلك ، تم تغذية الكائنات غيرية التغذية الأولى بواسطة كتل الطاقة هذه.

ومع ذلك ، فإن وفرة مصادر الأحماض الأمينية آخذة في التناقص. مارس هذا ضغطًا تطوريًا قويًا على الكائنات غيرية التغذية ، مما تسبب في تطوير وتخصص الخلايا التي كانت قادرة على إنتاج طعامها ، من خلال التمثيل الضوئي.

اعتمدت هذه الكائنات ذاتية التغذية الجديدة في البداية على متغير من عملية التمثيل الضوئي. وهكذا ، استخدموا كبريتيد الهيدروجين ، والذي تم استبداله فيما بعد بالماء ، عندما تدخلت مجموعة البكتيريا الزرقاء.

في اللحظة التي يدخل فيها الماء عملية التمثيل الضوئي كعنصر أساسي ، يتم إنشاء منتج ثانوي مهم: الأكسجين. تم إفراز هذا في البيئة ، حيث ارتفعت مستوياته شيئًا فشيئًا. وهكذا ، ربما نشأت مجموعة جديدة من الحياة غيرية التغذية ، تلك التي لديها القدرة على تنفس الأكسجين الحر.

خصائص الكائنات ذاتية التغذية

- تخليق ATP

تقوم الكائنات ذاتية التغذية بتحويل الطاقة التي تأتي من الشمس إلى روابط ATP ، من خلال عملية التمثيل الضوئي. يتم تحلل الكثير من ATP هذا لتوفير الطاقة ، والتي سيتم استخدامها في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات من ستة كربون.

- منتجات البناء الضوئي

كمنتج نهائي لعملية التمثيل الضوئي ، التي تحدث في البلاستيدات الخضراء ، هو السكروز ، وهو ثنائي السكاريد يتكون من الفركتوز والجلوكوز. ينتقل هذا إلى الأنسجة التي تستقلبه للحصول على الطاقة. أيضًا ، تولد هذه العملية النشا ، وهو مصدر تخزين للكربوهيدرات.

وبالمثل ، فإن عملية التمثيل الضوئي تطلق الأكسجين في البيئة. ومع ذلك ، هناك بعض البكتيريا ، مثل اللون الأرجواني والأخضر ، حيث لا يوجد إنتاج للأكسجين. يتم تنفيذ نوع خاص من عمليات الطاقة الشمسية في هذه العمليات ، والمعروفة باسم التمثيل الضوئي غير المؤكسد.

- منتجون

النباتات كائنات ذاتية التغذية وتصنع طعامها. تتغذى الكائنات غيرية التغذية على الكائنات الحية الأخرى

ضمن السلسلة الغذائية ، تشكل الكائنات ذاتية التغذية مجموعة المنتجين. هذه هي أساس النظام الغذائي للمستهلكين الأساسيين ، الذين يتغذون ، بصفتهم آكلات أعشاب ، بشكل أساسي على الأنواع النباتية.

- نقل الطاقة

تقوم Autotrophs بتحويل الطاقة وتخزينها إلى روابط كيميائية من السكريات البسيطة. تتبلمر بحيث يمكن تخزينها على هيئة كربوهيدرات طويلة السلسلة ، بما في ذلك السليلوز والنشا. يتم إنتاج الجلوكوز أيضًا ، وهو أساس البروتينات والدهون.

عندما يبتلع كائن حي غير متجانسة كائنًا ذاتي التغذية ، فإن الدهون والكربوهيدرات والبروتينات التي تحتويها تسمح للحيوان بأداء جميع وظائف التمثيل الغذائي الحيوية.

أنواع الكائنات ذاتية التغذية

فوتوتروفس

خيوط البكتيريا الزرقاء من جنس Lyngbya (نوع البكتيريا الأكسجينية الضوئية)

تستخدم الكائنات ذات التغذية الضوئية الضوء كمصدر للطاقة لصنع مادة عضوية. لهذا ، يقومون بعملية التمثيل الضوئي. ومن الأمثلة على ذلك النباتات والطحالب الخضراء وبعض البكتيريا.

Chemoautotrophs

المواد الغذائية الكيميائية هي كائنات حية تحصل على الطاقة من العمليات الكيميائية غير العضوية. حاليًا ، تعيش هذه الكائنات في الأعماق ، حيث لا تتلقى ضوء الشمس. يعيش الكثير حول الفتحات البركانية ، حيث تسهل الحرارة التفاعلات الأيضية.

أمثلة على الكائنات ذاتية التغذية

- النباتات والطحالب الخضراء

هذه هي ضوئية ذاتية التغذية ، لأنها تحول ضوء الشمس إلى كربون مخفض ، والذي يعمل كمصدر للطاقة الكيميائية. تعتبر الطحالب والنباتات الخضراء أساسية في السلسلة الغذائية ، لأنها جزء من مجموعة المنتجين الأساسيين.

- بكتيريا الحديد

بكتيريا الحديد عبارة عن مواد كيميائية تغذوية ، لأنها تتلقى الطاقة من أكسدة المواد العضوية أو غير العضوية. يسكنون عمومًا التربة ، في الأنهار ، وفي المناطق التي يكثر فيها الحديد ، مثل مصادر المياه الجوفية.

- بكتيريا الكبريت

توجد بكتيريا الكبريت في المياه الراكدة أو الينابيع الكبريتية. على عكس الطحالب الخضراء أو النباتات ، فإنها لا تستخدم الماء كعامل اختزال ، وبالتالي فهي لا تنتج الأكسجين.

تعتبر بكتيريا الكبريت الأحمر ذات أهمية كبيرة للنظام البيئي ، لأنها تشكل جزءًا مهمًا من دورات الكبريت والكربون. بالإضافة إلى ذلك ، كمنتجين أساسيين ، فهي غذاء لمجموعة واسعة من الكائنات المائية.

المراجع

1. جون أ.رافين (2013). تطور التغذية الذاتية فيما يتعلق بمتطلبات الفوسفور. تعافى من Academ.oup.com
2. ويكيبيديا (2019). أوتوتروفوس. تعافى من en.wikipedia.org.
3. قاموس الأحياء (2019). تلقائية التغذية. تعافى من biologydictionary.net.
4. F. سيج. (2008). التغذية التلقائية. تعافى من sciencedirect.com.
5. R. قوي. (2008). سلاسل الغذاء وشبكات الغذاء. تعافى من sciencedirect.com.
6. فريد ، AD كاي. (2008). الفيزيولوجيا البيئية العضوية. تعافى من sciencedirect.com.
7. شونهايت ف ، باكل دبليو ، مارتن دبليو إف. (2016). حول أصل التغاير. تم الاسترجاع من www.ncbi.nlm.nih.gov
8. غونزاليس توريل إي (2011) أوتوتروف. موسوعة علم الأحياء. سبرينغر. تعافى من link.springer.com.
9. برينان ، جون (2019). هل تطورت الكائنات غيرية التغذية من ذاتية التغذية؟. تعافى من sciencing.com.