लिथोट्रॉफ़: Difference between revisions

लिथोट्रॉफ़ जीवों का एक विविध समूह है जो सेलुलर श्वसन या अवायवीय श्वसन के माध्यम से जैवसंश्लेषण (जैसे, [[कार्बन निर्धारण]]) या ऊर्जा संरक्षण (यानी, [[ एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट ]] उत्पादन) में उपयोग के लिए कम करने वाले समकक्षों को प्राप्त करने के लिए एक [[अकार्बनिक]] सब्सट्रेट (आमतौर पर खनिज मूल के) का उपयोग करते हैं।<ref>Zwolinski, Michele D. "[http://faculty.weber.edu/mzwolinski/Lithotrophs.pdf Lithotroph] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130824121042/http://faculty.weber.edu/mzwolinski/Lithotrophs.pdf |date=2013-08-24 }}."  ''Weber State University''. p. 1-2.</ref> जबकि प्राथमिक पोषण समूह # समकक्षों को कम करने के प्राथमिक स्रोतों में पौधों की तरह फोटोलिथोट्रॉफ़ शामिल हैं, [[केमोट्रोफ]]़ विशेष रूप से [[सूक्ष्मजीव]] हैं; कोई ज्ञात जीव नहीं#Macrofauna में इलेक्ट्रॉन स्रोतों के रूप में अकार्बनिक यौगिकों का उपयोग करने की क्षमता है। मैक्रोफौना और लिथोट्रॉफ़्स सहजीवी संबंध बना सकते हैं, इस मामले में लिथोट्रोफ़्स को प्रोकैरियोटिक सिम्बियन कहा जाता है। इसका एक उदाहरण विशाल ट्यूब कीड़े या [[ प्लास्टाइड ]]्स में केमोलिथोट्रोफिक [[ जीवाणु ]] है, जो पौधों की कोशिकाओं के भीतर अंग हैं जो कि फोटोलिथोट्रोफिक साइनोबैक्टीरिया जैसे जीवों से विकसित हो सकते हैं। केमोलिथोट्रॉफ़ डोमेन बैक्टीरिया और [[आर्किया]] से संबंधित हैं। लिथोट्रॉफ़ शब्द ग्रीक शब्द 'लिथोस' (रॉक) और 'ट्रॉफ़' (उपभोक्ता) से बना है, जिसका अर्थ है रॉक खाने वाले। कई लेकिन सभी लिथोऑटोट्रॉफ़ चरमपंथी नहीं हैं।

जीवन के [[अंतिम सार्वभौमिक सामान्य पूर्वज]] को केमोलिथोट्रॉफ़ माना जाता है (प्रोकैरियोट्स में इसकी उपस्थिति के कारण)।<ref>Baidouri, F. E., Venditti, C., Suzuki, S., Meade, A., &amp; Humphries, S. (2020). Phenotypic reconstruction of the last universal common ancestor reveals a complex cell. https://doi.org/10.1101/2020.08.20.260398</ref> लिथोट्रॉफ़ से अलग एक [[ऑर्गनोट्रॉफ़]] है, एक जीव जो कार्बनिक यौगिकों के [[अपचय]] से अपने कम करने वाले एजेंटों को प्राप्त करता है।

यह शब्द 1946 में आंद्रे लवॉफ और सहयोगियों द्वारा सुझाया गया था।<ref>Lwoff, A., C.B. van Niel, P.J. Ryan, and E.L. Tatum (1946). Nomenclature of nutritional types of microorganisms. ''Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology'' (5th edn.), Vol. XI, The Biological Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, pp. 302–303, [http://symposium.cshlp.org/content/11/local/back-matter.pdf].</ref>

लिथोट्रॉफ़ [[ रिडॉक्स ]] [[अकार्बनिक यौगिक]] [[रासायनिक यौगिक]]ों (इलेक्ट्रॉन दाताओं) का उपभोग करते हैं।

एक केमोलिथोट्रॉफ़ अपनी ऊर्जा-उत्पादक प्रतिक्रियाओं में अकार्बनिक कम यौगिकों का उपयोग करने में सक्षम है।<ref name="astrobio">{{cite book|title=एस्ट्रोबायोलॉजी में पूरा कोर्स|editor-last1=Horneck|editor-first1=Gerda|editor-last2=Rettberg|editor-first2=Petra|publisher=Wiley-VCH|location=Weinheim, Germany|isbn=978-3-527-40660-9|url=http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/astrobiologia/apoyo/3527406603%20-%20-%20Complete%20Course%20in%20Astrobiology%20(Physics%20Textbook)%20%5B2007%5D.pdf|access-date=13 September 2020|date=2007}}</ref>{{rp|155}}<ref name="NYT-20160912" />इस प्रक्रिया में एटीपी संश्लेषण से जुड़े अकार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण शामिल है। अधिकांश केमोलिथोट्रॉफ़ [[प्राथमिक पोषण समूह]] हैं, जो [[कार्बन डाईऑक्साइड]] को ठीक करने में सक्षम हैं (CO₂) [[केल्विन चक्र]] के माध्यम से, एक चयापचय मार्ग जिसमें CO₂ [[ग्लूकोज]] में परिवर्तित हो जाता है।<ref name="kuenen">{{cite book |last=Kuenen |first=G.|editor-first1=J.|editor-last1=Lengeler|editor-first2=G.|editor-last2=Drews|editor-first3=H.|editor-last3=Schlegel|title=प्रोकैरियोट्स की जीवविज्ञान|year=2009|publisher=John Wiley & Sons| page= 242| chapter=Oxidation of Inorganic Compounds by Chemolithotrophs|chapter-url=https://books.google.com/books?id=vXbJa4X5oHsC&q=%22the+majority+of+the+chemolithoautotrophs+employ+the+Calvin+cycle%22&pg=PA241| isbn=9781444313307}}</ref> [[जीवों]] के इस समूह में सल्फर ऑक्सीडाइज़र, [[नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया]], आयरन ऑक्सीडाइज़र और हाइड्रोजन ऑक्सीडाइज़र शामिल हैं।

 

==== केमोलिथोट्रोफ्स का आवास ====

इन जीवाणुओं का जीवित रहना उनके पर्यावरण की भौतिक-रासायनिक स्थितियों पर निर्भर करता है। हालांकि वे अकार्बनिक सब्सट्रेट की गुणवत्ता जैसे कुछ कारकों के प्रति संवेदनशील हैं, वे दुनिया में कुछ सबसे दुर्गम परिस्थितियों में पनपने में सक्षम हैं, जैसे तापमान 110 डिग्री सेल्सियस से ऊपर और 2 पीएच से नीचे।<ref>{{cite book |last=Kuenen |first=G.|editor-first1=J.|editor-last1=Lengeler|editor-first2=G.|editor-last2=Drews|editor-first3=H.|editor-last3=Schlegel|title=प्रोकैरियोट्स की जीवविज्ञान|year=2009|publisher=John Wiley & Sons| page= 243| chapter=Oxidation of Inorganic Compounds by Chemolithotrophs|chapter-url=https://books.google.com/books?id=vXbJa4X5oHsC&q=types+of+chemolithotrophs&pg=PA243| isbn=9781444313307}}</ref> केमोलिथोट्रोपिक जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण आवश्यकता अकार्बनिक यौगिकों का प्रचुर स्रोत है,<ref>{{cite web |url=http://www.uta.edu/biology/chrzanowski/classnotes/microbial_diversity/Chemolithotrophs2.pdf |title=संग्रहीत प्रति|access-date=2013-05-15 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130826202827/http://www.uta.edu/biology/chrzanowski/classnotes/microbial_diversity/Chemolithotrophs2.pdf |archive-date=2013-08-26 }}</ref> जो CO को ठीक करने के लिए एक उपयुक्त इलेक्ट्रॉन दाता प्रदान करते हैं₂ और उस ऊर्जा का उत्पादन करते हैं जिसकी सूक्ष्मजीव को जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है। चूँकि रसायन संश्लेषण सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में हो सकता है, ये जीव ज्यादातर हाइड्रोथर्मल वेंट और अकार्बनिक सब्सट्रेट से भरपूर अन्य स्थानों के आसपास पाए जाते हैं।

अकार्बनिक ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा सब्सट्रेट और प्रतिक्रिया के आधार पर भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, ½O द्वारा [[हाइड्रोजन सल्फाइड]] का तात्विक [[ गंधक ]] में ऑक्सीकरण₂ 3/2 O द्वारा [[सल्फेट]] (150 किलो [[कैलोरी]]/मोल या 627 kJ/mol) में मौलिक सल्फर के ऑक्सीकरण की तुलना में बहुत कम ऊर्जा (50 कैलोरी/मोल (यूनिट) या 210 जूल/मोल) पैदा करता है।₂,<ref>{{cite book|last=Ogunseitan|first=Oladele|url=https://books.google.com/books?id=zoeqrrxuYN4C&q=hydrogen+sulfide+kcal%2Fmol&pg=PA170|title=Microbial Diversity: Form and Function in Prokaryotes|publisher=John Wiley & Sons|year=2008|isbn=9781405144483|page=169}}</ref>. अधिकांश लिथोट्रोफ कार्बन डाइऑक्साइड को केल्विन चक्र के माध्यम से ठीक करते हैं, जो एक ऊर्जावान रूप से महंगी प्रक्रिया है।<ref name="kuenen" />  कुछ कम-ऊर्जा सबस्ट्रेट्स के लिए, जैसे कि [[लोहा]], कोशिकाओं को बड़ी मात्रा में अकार्बनिक सब्सट्रेट के माध्यम से कम मात्रा में ऊर्जा को सुरक्षित करने के लिए खींचना चाहिए। यह उनकी चयापचय प्रक्रिया को कई जगहों पर अक्षम बना देता है और उन्हें पनपने से रोकता है।<ref name="books.google.com">{{Cite book | url=https://books.google.com/books?id=vXbJa4X5oHsC&q=types+of+chemolithotrophs&pg=PA243 | title=प्रोकैरियोट्स की जीवविज्ञान| isbn=9781444313307| last1=Lengeler| first1=Joseph W| last2=Drews| first2=Gerhart| last3=Schlegel| first3=Hans G| date=2009-07-10}}</ref>

इन [[सूक्ष्मजीवों]] द्वारा ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जा सकने वाले अकार्बनिक सबस्ट्रेट्स के प्रकारों में काफी भिन्नता है। सल्फर कई अकार्बनिक सब्सट्रेट्स में से एक है जिसका उपयोग लिथोट्रॉफ़ द्वारा उपयोग की जाने वाली विशिष्ट जैव रासायनिक प्रक्रिया के आधार पर विभिन्न कम रूपों में किया जा सकता है।<ref name="U.S. National Library of Medicine">{{cite journal|last1=Ghosh|first1=W|last2=Dam|first2=B|title=टैक्सोनॉमिक और पारिस्थितिक रूप से विविध बैक्टीरिया और आर्किया द्वारा लिथोट्रोफिक सल्फर ऑक्सीकरण की जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान|pmid=19645821|journal=National Centre for Biotechnology Information|volume=33|issue=6|pages=999–1043|year=2009|doi=10.1111/j.1574-6976.2009.00187.x|doi-access=free}}</ref> केमोलिथोट्रॉफ़्स जो सबसे अच्छी तरह से प्रलेखित हैं, एरोबिक श्वासयंत्र हैं, जिसका अर्थ है कि वे अपनी चयापचय प्रक्रिया में ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं। इन सूक्ष्मजीवों की सूची जो अवायवीय श्वसन को नियोजित करती है, हालांकि बढ़ रही है। इस चयापचय प्रक्रिया के केंद्र में एक इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली है जो कि केमोरोगोनोट्रॉफ़्स के समान है। इन दो सूक्ष्मजीवों के बीच प्रमुख अंतर यह है कि केमोलिथोट्रॉफ़्स सीधे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं, जबकि केमोरोगोनोट्रोफ़्स को कम कार्बनिक यौगिकों को ऑक्सीकरण करके अपनी स्वयं की सेलुलर कम करने वाली शक्ति उत्पन्न करनी चाहिए। केमोलिथोट्रोफ सीधे अकार्बनिक सब्सट्रेट से या रिवर्स इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट रिएक्शन से अपनी कम करने की शक्ति प्राप्त करके इसे बायपास करते हैं।<ref>{{cite web |url=http://www.bio.umass.edu/biology/conn.river/calvin.html |title=केल्विन चक्र|access-date=2013-05-15 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20130504143043/http://www.bio.umass.edu/biology/conn.river/calvin.html |archive-date=2013-05-04 }}</ref> कुछ विशिष्ट केमोलिथोट्रोफिक बैक्टीरिया सॉक्स सिस्टम के विभिन्न डेरिवेटिव का उपयोग करते हैं; सल्फर ऑक्सीकरण के लिए विशिष्ट एक केंद्रीय मार्ग।<ref name="U.S. National Library of Medicine"/>यह प्राचीन और अनोखा मार्ग उस शक्ति को दर्शाता है जो कि केमोलिथोट्रॉफ़्स सल्फर जैसे अकार्बनिक सबस्ट्रेट्स से उपयोग करने के लिए विकसित हुए हैं।

केमोलिथोट्रॉफ़्स में, यौगिकों - [[इलेक्ट्रॉन दाता]]ओं - को कोशिका (जीव विज्ञान) में ऑक्सीकृत किया जाता है, और इलेक्ट्रॉनों को श्वसन श्रृंखलाओं में प्रसारित किया जाता है, अंततः एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट का उत्पादन होता है। इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता [[ऑक्सीजन]] ([[एरोबिक जीव]] बैक्टीरिया में) हो सकता है, लेकिन विभिन्न प्रकार के अन्य इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता, कार्बनिक यौगिक और अकार्बनिक भी विभिन्न प्रजातियों द्वारा उपयोग किए जाते हैं। नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, नाइट्रोबैक्टर जैसे एरोबिक बैक्टीरिया, नाइट्राइट को नाइट्रेट में ऑक्सीकरण करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं।<ref name="University of Wisconsin-Madison">{{cite web|last1=Paustian|first1=Timothy|title=लिथोट्रोफिक बैक्टीरिया - रॉक ईटर्स|url=http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/Metabolism/lithotrophs.html|website=Lecturer|publisher=University of Wisconsin-Madison|access-date=6 October 2017}}</ref> कुछ लिथोट्रॉफ़ कार्बन डाइऑक्साइड से रासायनिक संश्लेषण नामक एक प्रक्रिया में कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन करते हैं, जैसा कि पौधे [[प्रकाश संश्लेषण]] में करते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण को चलाने के लिए पौधे सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करते हैं, लेकिन रसायन विज्ञान सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में हो सकता है (जैसे, एक [[ हाइपोथर्मल वेंट ]] के आसपास)। पारिस्थितिक तंत्र हाइड्रोथर्मल वेंट में और उसके आसपास स्थापित होते हैं क्योंकि अकार्बनिक पदार्थों की प्रचुरता, अर्थात् हाइड्रोजन, समुद्र तल के नीचे जेब में मैग्मा के माध्यम से लगातार आपूर्ति की जाती है।<ref>{{cite book|last1=Alberts|first1=Bruce|last2=Johnson|first2=Alexander|last3=Lewis|first3=Julian|last4=Morgan|first4=David|last5=Raff|first5=Martin|last6=Roberts|first6=Keith|last7=Walter|first7=Peter|title=कोशिका का आणविक जीवविज्ञान|date=Nov 20, 2014|publisher=Garland Science|pages=11–12|edition=Sixth}}</ref> अन्य लिथोट्रॉफ़ अपनी कुछ या सभी ऊर्जा आवश्यकताओं के लिए प्रत्यक्ष रूप से अकार्बनिक पदार्थों, जैसे, लौह लोहा, हाइड्रोजन सल्फाइड, मौलिक सल्फर, थायोसल्फेट, या अमोनिया का उपयोग करने में सक्षम हैं।<ref>{{cite book | author= Jorge G. Ibanez|author2=Margarita Hernandez-Esparza |author3=Carmen Doria-Serrano |author4=Mono Mohan Singh | title= Environmental Chemistry: Fundamentals| year= 2007| publisher= Springer| page= 156| url= https://books.google.com/books?id=6sPU95tqqn4C&q=sulfur%20oxidizers%20%22elemental%20sulfur%22&pg=PA156| isbn= 978-0-387-26061-7}}</ref><ref>{{cite book |last=Kuenen |first=G.|editor-first1=J.|editor-last1=Lengeler|editor-first2=G.|editor-last2=Drews|editor-first3=H.|editor-last3=Schlegel|title=प्रोकैरियोट्स की जीवविज्ञान|year=2009|publisher=John Wiley & Sons| page= 249| chapter=Oxidation of Inorganic Compounds by Chemolithotrophs|chapter-url=https://books.google.com/books?id=vXbJa4X5oHsC&q=sulfur+oxidizers+%22elemental+sulfur%22&pg=PA243| isbn=9781444313307}}</ref><ref>{{cite book | last1= Lengeler| first1= Joseph W.| last2= Drews| first2= Gerhart| last3= Schlegel| first3= Hans Günter| title= प्रोकैरियोट्स की जीवविज्ञान| year= 1999| publisher= Georg Thieme Verlag| page= 249| url= https://books.google.com/books?id=MiwpFtTdmjQC&q=sulfur%20oxidizers%20%22elemental%20sulfur%22&pg=PA249| isbn= 978-3-13-108411-8}}</ref><ref>{{cite book | last1= Reddy| first1= K. Ramesh| last2=DeLaune| first2= Ronald D.| title= Biogeochemistry of Wetlands: Science and Applications| year= 2008| publisher= CRC Press| page= 466 | url= https://books.google.com/books?id=8yLE_tMMTl8C&q=sulfur%20oxidizers%20%22elemental%20sulfur%22&pg=PA466| isbn= 978-1-56670-678-0}}</ref><ref>{{cite book | last1= Canfield| first1= Donald E.| last2= Kristensen| first2= Erik| last3= Thamdrup| first3= Bo| title= जलीय भूसूक्ष्म जीव विज्ञान| journal= Advances in Marine Biology| year= 2005| volume= 48| publisher= Elsevier| page= 285| doi= 10.1016/S0065-2881(05)48017-7| pmid= 15797449| url= https://books.google.com/books?id=yrJxfG0_WyYC&q=iron+oxidizer&pg=PA285| isbn= 978-0-12-026147-5}}</ref>

!Name

!Examples

!Source of electrons

!Respiration electron acceptor

|[[Iron bacteria]]

||''[[Acidithiobacillus ferrooxidans]]''

|[[Nitrosifying bacteria]]

||''[[Nitrosomonas]]''

||[[Nitrifying bacteria]]

||''[[Nitrobacter]]''

|Chemotrophic [[purple sulfur bacteria]]

||[[Halothiobacillaceae]]

|[[Sulfur-oxidizing bacteria]]

||Chemotrophic [[Rhodobacteraceae]]<br />and [[Thiotrichaceae]]

|[[Aerobic organism|Aerobic]] [[hydrogen bacteria]]

||''[[Cupriavidus metallidurans]]''

||[[Anammox]] bacteria

||[[Planctomycetota]]

||''[[Thiobacillus denitrificans]]''

||''[[Thiobacillus denitrificans]]''

|[[Sulfate-reducing bacteria]]: [[Hydrogen bacteria]]

|| ''[[Desulfovibrio paquesii]]''

||[[Sulfate-reducing bacteria]]: [[Phosphite bacteria]]

||''[[Desulfotignum phosphitoxidans]]''

|[[Methanogens]]