Gebruiker:Phacelias/aantekening6

Start bijdrage aan het artikel Biomassa (biologie)

Biomassa bestaat uit het totaal aan microben (bacteriën, archaea, schimmels, protisten), planten en dieren waarbij er naar het gewicht van het koolstof-houdende aandeel gekeken kan worden. Biomassa wordt ook wel aangegeven met droog gewicht, wat hogere waarden oplevert. Alle taxa van het leven samen hadden in 2018 een geschat gewicht van ongeveer 550 Gigaton (Gt) aan koolstof (C). Planten, het grootste deel, nemen 450 Gt C (80%) daarvan voor hun rekening, terwijl het leven in zee daar slechts voor ongeveer 6 Gt C (1%) deel van uitmaakt. (1 Gt C = 10¹⁵ gram C).

Het diagram laat een schatting van de distributie van biomassa, uitgedrukt in het absolute koolstofgehalte, over de verschillende taxa zien. De hoogte van de kolommen staat niet in verhouding tot de waarde die deze vertegenwoordigen, maar de aflopende trend is reëel. De waarde van de biomassa van elk afzonderlijke taxon is onder de kolom aangegeven. Gt = gigaton, C = koolstof. De kolom Planten zou veel hoger moeten zijn. De Dieren vertegenwoordigen slechts 2 Gt koolstof (C ; 0,36%) van het totaal (550 Gt C) en worden rechts in een apart diagram onderverdeeld naar hun massa.

De antropogene massa was in 2020 ongeveer gelijk aan die van de totale levende biomassa van de Aarde (in deze vergelijking wordt de massa uitgedrukt in droog gewicht en is 1.1 Teraton ofwel 10¹⁸ gram). De mens beslaat een zeer klein deel van de totale levende biomassa, maar blijkt in staat geweest te zijn een massa te produceren die gelijk is aan die van de levende biomassa. De antropogene massa betreft materialen als baksteen, beton, asfalt en plastic in gebouwen, machines, wegen en verschillende objecten.

[ Start bijdrage aan het artikel Anoxygene fotosynthese

Bewaard:

Door de vorming van ATP, de bacterie in staat stelt kooldioxide (CO₂₎ te fixeren teneinde glucose (C₆H₁₂O₆) aan te maken

De redoxreactie die plaatsvindt is (evt. een variant van):

$\,6CO_{2}+24H^{+}+24e^{-}\rightarrow C_{6}H_{12}O_{6}+6H_{2}O$

Deze vorm van fotosynthese is eigen aan anaerobe bacteriën.

Anoxygene fotosynthese vindt plaats gedurende primaire productie door fotoautotrofen in ondiep water en op de bodem van oceanen of in sedimenten.]

Nieuw:

Conjugatie (genetica)

Het schema laat zien hoe enkelstrengs DNA  wordt gegenereerd door het HerA-NurA-complex in de archaeale donorcellen en door het plasmide-gecodeerde relaxosoom in bacteriën. Merk op dat het CedA- en mogelijk het Ted-systeem functioneren als DNA-importeurs in plaats van DNA-exporteurs, in tegenstelling tot het bacteriële plasmide-conjugatie pilus.

Zowel Archaea als bacteriën bezitten pili, ofwel externe draadvormige aanhangsels of 'haren', waarmee ze zich kunnen vasthechten aan een oppervlak en dan een biofilm vormen of aan elkaar vast gaan zitten. Wanneer deze prokaryoten zich aan elkaar vasthechten kunnen ze genetisch materiaal aan elkaar doorgeven waarbij er een donorcel en een ontvangende cel is. In bacteriën worden plasmiden doorgegeven van de donor naar de ontvanger. Er vindt dan conjugatie plaats tussen twee cellen en er wordt gesproken van een sekspilus. Dit is een vorm van horizontale genoverdracht die ook verantwoordelijk is voor het verspreiden van antibiotica-resistentie onder bacteriën. In februari 2023 werd beschreven dat, behalve bacteriën, ook Archaea conjugatie kunnen bewerkstelligen. Bij Archaea bevindt de DNA-code voor het conjugatie-apparaat zich op het eigen DNA of chromosoom, terwijl bij bacteriën de informatie daarvoor zich op het plasmide bevindt. Het Type 4 pilus systeem van bacteriën is homoloog met dat van Archaea. Wanneer het DNA beschadigd raakt door UV-straling bijvoorbeeld, wordt bij Archaea dit conjugatie-systeem gebruikt om het DNA te repareren. Van het beschadigde DNA wordt een deel gedegradeerd en het enkelstrengse DNA dat overblijft wordt via het pilus aan de naburige cel doorgegeven alwaar het enkelstrengse DNA hersteld wordt.

Pilus

Voor artikel over pilus gebruik referentie.

Er bestaan ook secretines die verband houden met extrusie van type 4 pili en DNA - uitwisseling tussen bacteriën als in Thermus thermophilus.

(bijna alle referenties hebben CC BY 4.0 copyright, behalve 'DNA repair' van White et al.)

Evolutie xyleem

Gefossiliseerde doorsnede van de stam van Dernbachia brasiliensis, een kleine boomvaren uit het Perm (250-300 miljoen jaar geleden). Het water transporterende xyleem-weefsel is zichtbaar in blauw. Foto: Ludwig Luthardt, Museum für Naturkunde, Berlin, Licentie CC BY.

De eerste vaatplanten waren enkele centimeters groot en konden slechts leven waar water direct beschikbaar was. Om gebruik te kunnen maken van het land en om groter te worden, moesten er eerst alternatieven ontstaan voor het toenmalige vaatstelsel. Er zijn maar heel weinig levende planten die de oorspronkelijke aanleg van de stengel hebben behouden waarbij het vaatweefsel in een cilinder precies in het midden zit. Als een plant wordt blootgesteld aan droogte kan de aaneenschakeling van watermoleculen die langs de stengel omhoog wordt getrokken breken: er vormt zich een embolie: een gasbel die het watertransport in het hele vat blokkeert. Als een embolie zich vanuit dit kanaal door het weefsel verspreidt, dan raakt de watertoevoer van het vaatstelsel geblokkeerd. De plant droogt uit en sterft. Het ontstaan van ingewikkelde xylemen die als doorsnede kruisen, ringen of harten hebben, zijn hoogstwaarschijnlijk ontwikkeld als verdediging tegen een eventuele embolie. De planten konden daarmee verder het land ingroeien, van het water vandaan. Ze werden bestendig tegen droogte.

Bacteriën - Anoxygene fotosynthese

Een voorbeeld van purperen zwavelbacteriën is de familie van de Chromatiaceae die wordt gedefinieerd als een groep gammaproteobacteriën, die onder de juiste omstandigheden in staat zijn om korrels van elementair zwavel in hun cellen op te slaan. Over het algemeen gebruiken deze bacteriën gereduceerde zwavelverbindingen (waterstofsulfide (H₂S)) als elektronendonor voor anoxygene fotosynthese onder anaerobe omstandigheden. De overgrote meerderheid van de vertegenwoordigers zijn daarom anaerobe fotolithoautotrofen. De condities waaronder de bacteriesoort goed kan groeien zijn anaerobiose en de aanwezigheid van waterstofsulfide en organische stoffen. Deze condities bestaan voornamelijk in zoetwaterbronnen, meren, vijvers of poelen, waar deze bacteriën in grotere mate voorkomen, voornamelijk in de zomer en de herfst, wanneer sulfaatreducerende bacteriën biomassa afbreken en zo het gehalte aan H₂S in het water verhogen. Extreme omgevingen zijn die van thermale zwavelbronnen van rond de 40 °C waar het enige thermofiele geslacht van deze familie Thermochromatium tepidum gevonden kan worden.

Voorbeelden van chemosynthese

Pluizige witte bacteriële mat bedekt gele koralen en de omliggende rotsen nabij de ondiepe top van de East Diamante-vulkaan. De koralen zijn afhankelijk van zonlicht, terwijl de mat de chemische energie gebruikt van hydrothermale vloeistoffen die uit de vulkaan sijpelen. Mariana Arc-regio, westelijke Stille Oceaan, April 2004

Chemosynthese heeft, net als fotosynthese, grote impact op de hele biosfeer. De belangrijkste groepen bacteriën die er verantwoordelijk voor zijn, zijn de zwavel-oxiderende Gamma-proteobacteriën, ijzer-oxiderende bacteriën en Campylobacterota. De laatste oxideren o.a. waterstofsulfide (H₂S) en waterstof (H₂). Behalve in het maag-darmstelsel worden bacteriën van deze stam ook gevonden in de diepzee rond onderzeese hydrothermale bronnen, de black smokers, en en rond koude bronnen, de cold seep. De methaan (CH₄)-producerende Archaea (methanogenen) zijn net als de methanotrofen (bacteriën die methaan gebruiken) ook van groot belang voor de biosfeer.

In de bodem op het land

Nitrificerende chemosynthetische bacteriën leven in bodems waar ze ammoniak (NH₃) omzetten in nitriet en nitraat dat essentieel is voor de groei van planten en algen. Methanogenen zijn Archaea die koolstofdioxide CO₂ gebruiken als elektronenacceptor om methaan als bijproduct te vormen. Ze leven in de bodem, maar ook in de pensmaag van herkauwers bijvoorbeeld waar ze verantwoordelijk kunnen zijn voor 600 liter methaangas per koe per dag. Ze zijn ook te vinden in de diepzee. Een kenmerk van methanogenese is dat er geen zuurstof bij gebruikt wordt en dat de aanwezigheid ervan zelfs schadelijk is voor het metabolisme van deze Archaea.

In de zee

Foto van een van de grootste waargenomen concentraties van Riftia pachyptila, met anemonen en mosselen die dicht bij elkaar koloniseerden. Van de NOAA Galapagos Rift-expeditie van 2011

Het leven in de diepzee is voor een groot deel indirect afhankelijk van zonlicht. Het gaat dan om leven dat zich voedt met organisch materiaal van dode organismen dat naar beneden dwarrelt en dat gefilterd of waarop 'gegraasd' wordt. In 1977 werden er heetwaterbronnen in de diepzee ontdekt. Het leven rond deze bronnen is geheel onafhankelijk van zonlicht. In en rond deze vulkanische schoorstenen (black smokers), maar ook rond de koudere cold seeps, die in 1984 ontdekt werden, leven namelijk chemosynthetische bacteriën, die hun energie halen uit anorganische stoffen. Deze bacteriën vormen matten, maar ze kunnen ook, zoals de chemosynthetische zwavelbacteriën, symbiose aangaan met verschillende ongewervelde organismen waaronder de reusachtige kokerworm (Riftia pachyptila) of sommige tweekleppigen, de Lucinidae De symbiose bestaat in het geval van de kokerworm uit de afgifte van organische carbohydraten of ATP door de bacteriën aan de gastheer, die daarvoor in ruil direct waterstofsulfide verschaft of het via zijn wortels omhoog pompt voor de symbiotische zwavelbacteriën.

Het benthische filter in de oeceaanbodem vermindert de hoeveelheid methaangas die vrijkomt uit het sediment door het te oxideren omdat het filter bestaat uit methanotrofen. Dit filter bepaalt hoeveel methaan er naar het oppervlak rijst en in de atmosfeer terechtkomt. Het filter bestaat uit verschillende alfa- en gammaproteobacteriën.

In de Oceaankorst

Ook de Oceaankorst van 7 kilometers dik herbergt velerlei anaerobische bacteriën die leven van waterstof (H₂) en kooldioxide (CO₂). Deze korst zou daarmee het eerste ecosysteem zijn dat gebaseerd is op chemische energie in plaats van zonlicht. In 3,5 miljoen jaar oude basaltrotsen, 300 meter diep onder de oceaanbodem, zijn sporen gevonden van zwavelbacteriën en methanogene Archaea. Het ging om sporen van levende bacteriën want onder bepaalde condities kwam er methaan vrij

Bronnen, noten en/of referenties