Круговорот углерода в биохимии на основе серы

Я разрабатываю мир с продвинутыми формами жизни, использующими биохимию на основе серы (контекст см. по этой ссылке ). Я хотел бы создать углеродный цикл, аналогичный Земле, где:

  • Фотосинтез превращает углекислый газ (CO 2 ) и воду (H 2 O) в глюкозу (C 6 H 12 O 6 ) и кислород (O 2 ).
  • Клеточное дыхание потребляет О 2 и выделяет СО 2 + Н 2 О, поддерживая равновесие.

В моем мире я хотел бы:

  • Фотосинтез из метана (CH 4 ) и серной кислоты (H 2 SO 4 ) с образованием диоксида серы (SO 2 ) и углеводорода, выполняющего ту же роль, что и глюкоза (назовем его веществом X).
  • Клеточное дыхание потребляет SO 2 и высвобождает CH4 + H 2 SO 4 , снова поддерживая равновесие.
  • Следовательно, вещество X должно иметь молекулярную формулу с 1×C, 6×H, 2×O (или кратным соотношением, например, 2×C, 12×H, 4×O).
  • Нет кислорода (O 2 ) в атмосфере.
  • Отсутствие образования воды в реакции фотосинтеза.

Идеальным решением был бы реально существующий углеводород с молекулярной формулой, использующей атомы, упомянутые выше. Если это невозможно, что, если:

  • Трехокись серы (SO 3 ) используется вместо SO 2 ?
  • Добавляется третий газ на основе азота (например, аммиак или азотная кислота), так что для фотосинтеза используются CH 4 , H 2 SO 4 , третий газ; и дыхание использует SO 2 для высвобождения CH 4 , H 2 SO 4 и третьего газа.
Привет, Элли, добро пожаловать в Worldbuilding! Могу ли я предложить, чтобы ваш вопрос был лучше сформулирован как таковой? Возможно, что-то вроде: «Как фотосинтез может функционировать в биохимии, основанной на сере?»
Что не так с 6 С ЧАС 4 + 6 ЧАС 2 С О 4 ↔ С 6 ЧАС 12 О 6 ⋅ 6 ЧАС 2 О + 6 С О 2 ?
@AlexP В каком направлении предпочтет идти эта реакция в контексте земных условий?
Если люди не согласны со мной, измените это обратно, но я добавил [химию] в смесь тегов. Потому что речь идет как о химии в формах жизни (для чего [биохимия] идеальна), так и о химии атмосферы и прочего неживого. О, и [атмосфера].
Спасибо @ArkensteinXII. Я рад переименовать пост, чтобы сделать его более понятным, но мой вопрос на самом деле не о фотосинтезе. Меня интересует весь цикл — автотрофные организмы превращают А в В, а гетеротрофы затем превращают В обратно в А, сохраняя баланс. Надеюсь это имеет смысл?
@AlexP хорошая мысль - я забыл добавить, что предпочел бы, чтобы реакция не производила воду. Океаны планеты состоят из серной кислоты; Я предполагаю, что вода будет реагировать с ним. Я отредактировал вопрос, чтобы добавить это уточнение.
@AllyEnfield Вода действительно реагирует с серной кислотой в эндотермической реакции. Возможно ли, что ваши организмы могли бы использовать эту энергию? Будет очень трудно исключить воду из планетарной среды, поскольку она периодически падает из космоса и образуется в результате различных геологических процессов.
Спасибо @ArkensteinXII. Тогда мне нужно подумать о воде. Существует ли реальный способ использования организмами энергии реакции? Я думал, что тепло всегда будет теряться.
@AllyEnfield Первое, что приходит на ум, это то, что, как и хладнокровные организмы Земли, они могли бы использовать его просто для поддержания температуры тела? Несомненно, существуют механизмы, с помощью которых формы жизни могут улавливать эту энергию, пусть даже частично.
Бриль, хорошие идеи @ArkensteinXII, спасибо. Вернуться к доске для рисования :)

Ответы (1)

Вы изобрели сульфатредуцирующие микроорганизмы.

Сульфатредуцирующие микроорганизмы (SRM) или сульфатредуцирующие прокариоты (SRP) представляют собой группу, состоящую из сульфатредуцирующих бактерий (SRB) и сульфатредуцирующих архей (SRA), которые могут осуществлять анаэробное дыхание с использованием сульфата (SO42–) в качестве терминальный акцептор электронов, восстанавливающий его до сероводорода (H2S). Следовательно, эти сульфидогенные микроорганизмы «дышат» сульфатом, а не молекулярным кислородом (O2), который является конечным акцептором электронов, восстановленным до воды (H2O) при аэробном дыхании... Что касается донора электронов, эта группа включает как органотрофов, так и литотрофов. Органотрофы окисляют органические соединения, такие как углеводы, органические кислоты (например, формиат, лактат, ацетат, пропионат и бутират), спирты (метанол и этанол), алифатические углеводороды (включая метан) и ароматические углеводороды (бензол, толуол,

Вам не нужен фотосинтез, потому что в сульфате достаточно мощности для восстановления метана. Эти существа — гетеротрофы в вашем мире (и в нашем), эквивалент животных в кислородном мире.

Вы можете смоделировать свои растения на основе пурпурных серных бактерий . Они занимаются фотосинтезом. Подобно растениям, они выбрасывают окисленные вещества как отходы; кислород для растений, серная кислота для ПСБ.

Пурпурные серобактерии (ПСБ) являются частью группы протеобактерий, способных к фотосинтезу, вместе именуемых пурпурными бактериями. В отличие от растений, водорослей и цианобактерий, пурпурные серобактерии не используют воду в качестве восстановителя, и поэтому не производят кислород. Вместо этого они могут использовать серу в форме сульфида или тиосульфата. Сера окисляется с получением гранул элементарной серы. Это, в свою очередь, может быть окислено с образованием серной кислоты.

Если вы думаете, что это круто, вы правы. Прочитать. Это удивительно, и это реально.

Это отличный ответ, +1; просто отметьте для вопрошающего, что этот ответ меняет использование сульфатной группы, используя ее для дыхания (играя роль кислорода).
Великолепно, спасибо @Willk. Это позволяет мне играть с H2S и SO4 как альтернативами, которые я раньше не рассматривал. Прочитав статью, я заметил, что реакции SR* и PSB производят воду в качестве конечного побочного продукта, который не будет работать в уравнении, которое я ищу.
Круговорот углерода в биохимии на основе серы
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v