chemosynthese

Chemosynthese bezeichnet einen Stoffwechselprozess, bei dem Organismen organische Verbindungen aus Kohlendioxid oder anderen anorganischen Kohlenstoffquellen herstellen, indem sie chemische Energie aus der Oxidation reduzierter anorganischer Verbindungen nutzen statt Licht zu verwenden. Es handelt sich überwiegend um chemoautotrophe Mikroorganismen (Bakterien und Archaeen).

Die Energie stammt aus der Oxidation von Substraten wie Wasserstoff (H2), Wasserstoffsulfid (H2S), Ammoniak (NH3 oder NH4+) oder ferrous Ionen (Fe2+). Als Elektronenakzeptoren dienen O2, Nitrat (NO3−) oder Sulfat (SO4^2−). Über diese Reaktionen entstehen ATP und Reduktionsäquivalente, mit denen CO2 über Fixierungswege wie der Calvin-Benson-Zyklus, reversen Krebszyklus oder dem reduktiven Acetyl-CoA-Weg in organische Biomoleküle überführt wird.

Vorkommen: Chemoautotrophe Mikroorganismen leben in dunklen, energiehaltigen Ökosystemen, etwa in Tiefsee-Hydrothermalquellen, kalten Schloten (Seeps) und unterirdischen Lebensräumen. Viele bilden Symbiosen mit größeren Organismen wie Tiefsee-Würmern, Muscheln und anderen Wirten; die Bakterien versorgen sie mit organischer Substanz.

Ökologische Bedeutung: Chemoautotrophe stellen die Basis von Lebensgemeinschaften in Abwesenheit von Sonnenlicht. Sie beeinflussen globale Stoffkreisläufe, tragen zur Stickstoff- und Schwefelkreislaufschließung bei und liefern Vorbilder für biotechnologische Anwendungen in der Umweltbiologie.

Geschichte: Die Idee der chemosynthetischen Lebensweise entwickelte sich im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert, maßgeblich durch die Arbeiten von Sergei Winogradsky, der Lithotrophie und nitrifizierende Bakterien untersuchte. Seitdem wurden solche Ökosysteme intensiv erforscht.