החיים תלויים באנרגיה העומד לרשות האורגניזם כדי להישרד. אנרגיה זו יכולה לבוא ממגוון מקורות רחב, החל מאור השמש המשך באנרגיה תרמית ועד פירוק קשרים במולקולות אורגניות. החיים מאוד תכליתיים בניצול סוגי האנרגיה העומדים לרשום האורגניזם. מגוון זה מאפשר לחיים להתקיים כמעט בכל נישה על פני כדור הארץ. כל התגובות הדרושות לחיים בתוך אורגניזם, אלה המשתמשות באנרגיה או אלה משחררות אותה, נקראות מטבוליזם. כפי שנראה, ישנן תגובות שונות התורמות לתהליך הכולל שאנו מכנים מטבוליזם.
באדיבות Astropedia Textbook
במונחים הבסיסיים ביותר, המטבוליזם מורכב משני שלבים. שלב אחד, אנאבוליזם, מנצל אנרגיה חופשית ליצירת מולקולות גדולות יותר מאלו הקטנות. דוגמה פשוטה לכך היא פוטוסינתזה בצמחים. הצמחים לוכדים את אנרגית האור ומשתמשים בה כדי ליצור מולקולות סוכר. מולקולות סוכר אלה הן רק דרך אחת לאחסון אנרגיה לשם שימוש מאוחר יותר. השלב ההפוך מאנאבוליזם הוא קטאבוליזם, פירוק קשרים במולקולות גדולות, לעתים קרובות, תוך שחרור אנרגיה. דוגמה לתגובה קטבולית בצמחים ובעלי חיים היא הנשימה. צמחים משתמשים בסוכר שהם יצרו במהלך הפוטוסינתזה, כדי לנתק את הקשרים הכימיים של מולקולות הסוכר, ולשחרר את אנרגית השמש המאוחסנת בהם. בדרך זו, אנו יכולים לראות במטבוליזם כמחזור של אנרגיה באורגניזמים חיים.
מכיוון שלרשות האורגניזמים עומדות תגובות רבות הזמינות לשימוש, כדאי לסווג אורגניזמים לפי סוגי התגובות האופייניות לכל אחד מהם. באופן כללי, אנו יכולים להשתמש במקור אנרגיה כדי לסווג אורגניזמים. אם האורגניזם מקבל את האנרגיה שלו מהשמש, אנו משתמשים בקידומת "פוטו" כדי לתארו. מצד השני, אם אורגניזם מקבל את האנרגיה שלו מקשרים כימיים בהם מעורבים אלקטרונים, כמו סוכרים, נשתמש בקידומת "כימו". נהוג להשתמש בסיומת "troph" כדי להשלים את השמות החדשים המסווגים אורגניזמים לפי מקור האנרגיה. לדוגמה, צמחים, המנצלים את אור השמש כדי לייצר אנרגיה, נחשבים phototrophs. בני האדם המקבלים את האנרגיה שלהם על ידי פירוק המזון שהם אוכלים, ידועים כ- chemotrophs.
החיים כפי שאנו מכירים אותם מבוססים על פחמן. עם זאת, אורגניזמים נבדלים זה מזה גם בדרך שבה הם מיצרים באמצעות הפחמן את מולקולות החיים שלהם. לכן, אנו יכולים לסווג קבוצות אורגניזמים לפי מקור פחמן, בשונה מהסיווג לפי מקור אנרגיה. אם מקור הפחמן של אורגניזם, כמו צמח, הוא בעיקר פחמן דו חמצני, אנו משתמשים בקידומת "אוטו". אבל אם אורגניזם, כמו אדם, מקבל בעיקר את הפחמן שלו ממולקולות אורגניות, אנו משתמשים בקידומת "הטרו".
באדיבות וויקיפדיה.
יחד שני הסיווגים לעיל, לפי מקור האנרגיה ומקור הפחמן, מייצגים את דרכי התזונה של האורגניזם. יצרנו עכשיו את מגוון מושגים בכדי לדון בדרכים השונות בהן מתבצע המטבוליזם של אורגניזמים על פני כדור הארץ. לדוגמה, צמח מקבל את פחמן שלו באמצעות דו תחמוצת הפחמן שבאטמוספירה ומקבל את האנרגיה שלו מן השמש, ולכן הוא נקרא פוטו-אוטו-טרופ. בני אדם, לעומת זאת, מקבלים את הפחמן שלהם ממולקולות אורגניות ואת האנרגיה שלהם מפרוק מולקולות המזון, ולכן הם נחשבים כימו-הטרו-טרופים. חיידקים רבים כגון: Methanosomonas, Hydrogenomonas, Nitrosomonas, ו Thiobacillus הם דוגמאות של כימו-אוטו-טרופים, כי הם מקבלים את הפחמן שלהם מפחמן דו חמצני, אבל מקור האנרגיה שלהם האו מפרוק אורגניזמים. לבסוף, דוגמה לפוטו-הטרו-טרופ, אילו הם חיידקים פוטוסינתטיים בצבעים ירוק וסגול.
כפי שנוכחנו, ניתן רק באמצעות ארבעה קידומות פשוטות, לסווג את האורגניזמים על פי הדרישות המטבוליות שלהם. השתמשנו רק בכמה משיכות מכחול גסות, כדי לבחון בקצרה את המגוון המטבולי על פי כדור הארץ. גילוי של צורות חיים אחרות מחוץ לכדור הארץ עשוי להרחיב את האופן שבו אנו חושבים על חילוף החומרים. לא משנה עד כמה אקזוטית היא צורת החיים, המדענים מסכימים כי גם בחיים מחוץ לכדור הארץ תהיה דרישה דומה לניצול אנרגיה. מערכת הסיווג שפיתחנו צריכה להיות גמישה דיה, כדי לאפשר לנו לכלול גם את החיים החדשים הללו ולקשר אותם, איכשהו, לחיים בכדור הארץ.
Author: Chris Impey