Daftar isi
Pengertian Kemosintesis
Kemosintesis adalah proses biologis di mana organisme menggunakan energi kimia dari karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan oksigen untuk menghasilkan karbohidrat yang mereka butuhkan untuk hidup.
Organisme kemosintetik mengubah energi kimia karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan oksigen menjadi karbohidrat dan senyawa belerang.
Fungsi Kemosintesis
Kemosintesis membantu organisme untuk hidup tanpa memanfaatkan energi sinar matahari ataupun organisme lain yang memang sulit didapatkan.
Organisme kemosintetik berperan pada beberapa siklus biogeokimia utama. Kemosintesis sangat penting untuk pembentukan kehidupan di Bumi, dan kemungkinan merupakan sumber daya pada kehidupan di dunia lain.
Beberapa ilmuwan percaya bahwa kemosintesis mungkin digunakan oleh bentuk kehidupan di lingkungan luar angkasa tanpa matahari, seperti di lautan Europa atau lingkungan bawah tanah di Mars.
Kemoautotrof dan Kemoheterotrof
Kemoautotrof
Kemoautotrof mampu mensintesis molekul organiknya sendiri dari fiksasi karbon dioksida. Organisme ini mampu menghasilkan sumber makanan atau energi mereka sendiri. Energi yang dibutuhkan untuk proses ini berasal dari oksidasi molekul anorganik seperti besi, belerang atau magnesium.
Umumnya, kemoautotrof dapat berkembang pada lingkungan yang lebih keras dan sulit, seperti ventilasi laut dalam karena sedikitnya sumber karbon selain karbon dioksida yang ada pada lingkungan tersebut.
Kemoautotrof terdiri dari bakteri pengikat nitrogen yang terdapat pada tanah, bakteri pengoksidasi belerang yang ada pada ventilasi termal laut dalam, dan bakteri pengoksidasi besi yang ada pada lapisan lava.
Kemoheterotrof
Kemoheterotrof tidak dapat mensintesis molekul organiknya sendiri. Sebaliknya, organisme ini harus menggunakan molekul karbon yang telah terbentuk sebelumnya, seperti karbohidrat dan lipid, yang disintesis oleh organisme lain.
Kemoheterotrof hanya mampu berkembang di lingkungan yang mampu mempertahankan bentuk kehidupan lain karena ketergantungan mereka pada organisme ini untuk sumber karbon.
Kemoheterotrof adalah jenis organisme kemotrof yang terdiri dari sebagian besar bakteri, jamur, dan protozoa.
Dimana Kemosintesis Terjadi?
Kemosintesis adalah proses dimana makanan (glukosa) dibuat oleh bakteri dengan menggunakan bahan kimia sebagai sumber energi, bukan sinar matahari. Proses kemosisntesis berlangsung pada sekitar lubang hidrotermal dan metana yang ada pada laut dalam yang mana sinar matahari tidak mampu mencapainya.
Selama kemosintesis, bakteri yang hidup di dasar laut atau di dalam hewan menggunakan energi yang tersimpan dalam ikatan kimia hidrogen sulfida dan metana untuk membuat glukosa dari air dan karbon dioksida (larut dalam air laut). Sulfur murni dan senyawa belerang juga diproduksi sebagai produk sampingan.
Kemosintesis telah ditemukan di lubang hidrotermal, gua yang terisolasi, klatrat metana, air terjun, dan rembesan dingin. Proses tersebut juga mungkin dapat terjadi di bawah permukaan Mars, serta tempat-tempat lain di tata surya lainnya. Kemosintesis dapat terjadi dengan adanya oksigen, tetapi oksigen tidak diperlukan.
Proses Kemosintesis
Kemosintesis Berbasis Sulfur
Ekosistem yang paling luas berdasarkan kemosintesis berpusat di sekitar mata air panas bawah laut yang disebut lubang hidrotermal, tempat ini kaya akan bahan kimia yang menggelembung keluar dari kerak bumi dan masuk ke laut. Sifanya panas mendidih, jenuh dengan bahan kimia beracun dan logam berat, dan lebih asam daripada cuka, tempat yang mematikan bagi sebagian besar hewan laut.
Tempat berbahaya ini banyak mengandung bakteri yang melapisi bebatuan di sekitar ventilasi. Bakteri menyerap hidrogen sulfida yang mengalir dari ventilasi dan mengoksidasinya menjadi belerang. Mereka menggunakan energi kimia yang dilepaskan selama oksidasi untuk memperbaiki karbon, hidrogen, dan oksigen menjadi molekul gula.
Reaksi ini adalah salah satu jalur kemosintetik yang paling penting dan mendukung komunitas laut dalam yang beragam dan membantu mengatur kimia air laut.
Kemosintesis Berbasis Nitrogen
Di tanah dan di air tawar, aktivitas kemosintesis oleh bakteri nitrifikasi sangat penting untuk pertumbuhan tanaman. Semua organisme membutuhkan nitrogen untuk membuat asam amino, tetapi spesies nitrogen yang paling melimpah adalah N2 atmosfer yang tidak dapat diambil oleh sebagian besar organisme.
Bakteri kemosintetik pengikat nitrogen mengoksidasi N2 menjadi amonia untuk menghasilkan energi. Kemudian bakteri nitrifikasi mengoksidasi amonium menjadi nitrat, sehingga dapat dimanfaatkan tanaman.
Contoh Kemosintesis
Contoh kemoautotrof adalah bakteri dan archaea metanogenik yang hidup di ventilasi laut dalam. Selain bakteri dan archaea, beberapa organisme yang lebih besar juga melakukan kemosintesis. Contohnya adalah cacing tabung raksasa yang ditemukan dalam jumlah besar di sekitar lubang hidrotermal dalam.
Setiap cacing menampung bakteri kemosintetik dalam organ yang disebut trofosom. Bakteri mengoksidasi belerang dari lingkungan cacing untuk menghasilkan makanan yang dibutuhkan hewan menggunakan hidrogen sulfida sebagai sumber energi.
Hal tersebut mirip dengan reaksi untuk menghasilkan karbohidrat melalui fotosintesis, jika fotosintesis melepaskan gas oksigen, maka kemosintesis menghasilkan belerang padat. Butiran belerang berwarna kuning dapat terlihat di sitoplasma bakteri yang melakukan reaksi.
Kemosintesis dalam Nanoteknologi Molekuler
Istilah kemosintesis memang paling banyak didengar pada sistem biologis, istilah tersebut juga dapat digunakan secara lebih umum untuk menggambarkan segala bentuk sintesis kimia yang disebabkan oleh gerakan termal acak reaktan.
Sebaliknya, manipulasi mekanis molekul untuk mengontrol reaksinya disebut mekanosintesis. Baik kemosintesis maupun mekanosintesis memiliki potensi untuk dapat membantuk senyawa yang kompleks, termasuk molekul baru dan molekul organik.