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Stoffwechselprozesse am Beispiel der "Black Smoker"
ursprüngliche Theorie:
Tiefseewesen ernähren sich und leben ausschließlich von organischer Substanz die von der Meeresoberfläche zum Tiefseeboden gelangt
1979 neue Entdeckung:
an Black Smokern = Pionierorganismen / Schwefel- und wärmeliebende Bakterien
sind nicht auf die Zufuhr von Licht angewiesen .
Chemosynthese
Bakterien produzieren mithilfe von komplexen Syntheseverfahren aus CO2 = Biomasse
-> Lebensgrundlage für höhere Lebewesen
dafür notwendig:
chemische Energie
Black Smoker
dienen als Quelle für notwendige chemische Energie
Auf Basis der Black Smoker und Bakterien:.....
Entwicklung von vielfältigen Lebensgemeinschaften möglich
Beispiele: Röhren- und Bartwürmern, Seespinnen
Neue Theorie:
Black Smoker als Ursprung des Lebens
Stoffwechselprozesse Überblick
Assimilation
(lat. Angleichen, Eingliedern/Eingliederung)
Stoff- und Energiewechsel: aufgenommene, körperfremde Stoffe ( Energiezufuhr) =>
körpereigene Verbindungen umgewandelt
Stoffe aus Umwelt zu Bestandteilen des Organismus
Heterotrophe Organismen
körpereigene Stoffe aus organischen Stoffen der Umgebung entnommen
dient als Kohlenstoffquelle
Autotrophe Organismen
CO2 bei Kohlenstoffdioxid-Assimilation + Zufuhr von Energie und Reduktionsmittels = energiereiche, einfache organische Stoffe
werden im weiteren Stoffwechsel zu komplexen Molekülen
Photosynthese
genannt
Dissimilation
Abbau der Energiespeicher (bspw.: Fette, Kohlenhydrate etc.) => Energiefreisetzung
wird als ATP und/oder Wärme nutzbar
Atmung:
Substrate oxidieren
freigesetzten Elektronen werden über Atmungskette auf externe Elektronenakzeptoren übertragen
aerobe Atmung
Sauerstoff dient als Elektronenakzeptor = liefert meiste Energie
anaerobe Atmung
= Nitrat (NO3-), Fumarat, Fe3+ , Sulfat (SO42-) als Elektronenakzeptoren
Gärungen
Voraussetzung:
keine Atmungskette oder kein externer Elektronenakzeptor zur Verfügung
Als Elektronenakzeptoren dienen interne Akzeptoren
Abbau des Substrats meist unvollständig, Abbauprodukte = ausgeschieden
Hypothese
Die Basis für die Entwicklung von Leben an den Black Smokern sind Bakterien. Diese Bakterien bauen die im Wasser gelösten Schwefelwasserstoffe ab. Bakterien selbst besitzen thermostabile Enzymsysteme und Zellbestandteile und können so unter den extremem Bedingungen an den Black Smokern leben. Die Bakterien dienen als Nahrungsgrundlage für höhere Lebewesen, wie Röhren-und Bandwürmer, einige Fische und weitere Lebewesen die an den Black Smokern durch die Bakterien leben können. Alle Lebewesen zusammen bilden so eine komplexe und voneinander abhängige Lebensgemeinschaft. Zusammenfassend ist zu behaupten, dass die Bakterien somit die Grundlage des Lebens am Black Smoker waren.