Kohlenstoffkreislauf in einer schwefelbasierten Biochemie

Ich entwerfe eine Welt mit fortgeschrittenen Lebensformen, die eine schwefelbasierte Biochemie verwenden (siehe diesen Link für den Kontext). Ich möchte einen Kohlenstoffkreislauf analog zur Erde schaffen, wo:

  • Die Photosynthese wandelt Kohlendioxid (CO 2 ) und Wasser (H 2 O) in Glukose (C 6 H 12 O 6 ) und Sauerstoff (O 2 ) um.
  • Die Zellatmung verbraucht O 2 und setzt CO 2 + H 2 O frei, wodurch das Gleichgewicht aufrechterhalten wird.

In meiner Welt möchte ich:

  • Photosynthese zur Aufnahme von Methan (CH 4 ) und Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) zur Herstellung von Schwefeldioxid (SO 2 ) und einem Kohlenwasserstoff, der die gleiche Rolle spielt wie Glukose (nennen wir es Substanz X).
  • Zellatmung, um SO 2 zu verbrauchen und CH4 + H 2 SO 4 freizusetzen , wobei wiederum das Gleichgewicht aufrechterhalten wird.
  • Stoff X müsste also eine Summenformel mit 1 x C, 6 x H, 2 x O (oder einem Vielfachen im Verhältnis, z. B. 2 x C, 12 x H, 4 x O) haben.
  • Kein Sauerstoff (O 2 ) in der Atmosphäre.
  • Keine Wasserproduktion bei der photosynthetischen Reaktion.

Die ideale Lösung wäre ein tatsächlich existierender Kohlenwasserstoff mit einer Summenformel, die die oben genannten Atome verwendet. Wenn dies nicht möglich ist, was wäre, wenn:

  • Schwefeltrioxid (SO 3 ) wird anstelle von SO 2 verwendet ?
  • Ein drittes Gas auf Stickstoffbasis wird hinzugefügt (wie etwa Ammoniak oder Salpetersäure), so dass die Photosynthese CH 4 , H 2 SO 4 , drittes Gas; und die Atmung nimmt SO 2 auf, um CH 4 , H 2 SO 4 und das dritte Gas freizusetzen .
Hallo Ally, willkommen bei Worldbuilding! Darf ich vorschlagen, dass Ihre Frage als solche besser formuliert werden könnte? Vielleicht so etwas wie: "Wie könnte die Photosynthese in einer schwefelbasierten Biochemie funktionieren?"
Was ist los mit 6 C H 4 + 6 H 2 S Ö 4 ↔ C 6 H 12 Ö 6 ⋅ 6 H 2 Ö + 6 S Ö 2 ?
@AlexP In welche Richtung wird diese Reaktion im Kontext erdähnlicher Bedingungen bevorzugt?
Wenn die Leute nicht meiner Meinung sind, ändern Sie es zurück, aber ich habe [Chemie] zum Tag-Mix hinzugefügt. Denn hier geht es sowohl um die Chemie in Lebensformen (für die [Biochemie] perfekt ist) als auch um die Chemie der Atmosphäre und anderer nicht lebender Dinge. Oh und [Atmosphäre].
Danke @ArkensteinXII. Ich benenne den Beitrag gerne um, um ihn klarer zu machen - aber meine Frage bezieht sich eigentlich nicht auf die Photosynthese. Ich interessiere mich für den gesamten Zyklus - autotrophe Organismen, die A in B umwandeln, wo Heterotrophe dann B wieder in A umwandeln und das Gleichgewicht halten. Ich hoffe das ergibt Sinn?
@AlexP guter Punkt - Ich habe vergessen hinzuzufügen, dass ich es vorziehen würde, wenn die Reaktion kein Wasser produziert. Die Ozeane des Planeten bestehen aus Schwefelsäure; Ich nehme an, Wasser würde damit reagieren. Ich habe die Frage bearbeitet, um diese Klarstellung hinzuzufügen.
@AllyEnfield Wasser reagiert tatsächlich in einer endothermen Reaktion mit Schwefelsäure. Ist es möglich, dass Ihr Organismus diese Energie vielleicht nutzen könnte? Es wird sehr schwierig sein, Wasser aus einer planetarischen Umgebung auszuschließen, da es periodisch aus dem Weltraum fällt und durch eine Vielzahl geologischer Prozesse produziert wird.
Danke @ArkensteinXII. Dann muss ich mal an Wasser denken. Gibt es eine realistische Möglichkeit, wie Organismen die Energie der Reaktion nutzen könnten? Ich dachte, Wärme würde immer verloren gehen.
@AllyEnfield Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist, dass sie, ähnlich wie kaltblütige Organismen der Erde, es einfach verwenden könnten, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten? Es gibt zweifellos Mechanismen, mit denen eine Lebensform diese Energie einfangen könnte, wenn auch nur teilweise.
Bril, gute Ideen da @ArkensteinXII, danke. Zurück zum Zeichenbrett :)

Antworten (1)

Sie haben sulfatreduzierende Mikroorganismen erfunden

Sulfat-reduzierende Mikroorganismen (SRM) oder Sulfat-reduzierende Prokaryoten (SRP) sind eine Gruppe, die aus Sulfat-reduzierenden Bakterien (SRB) und Sulfat-reduzierenden Archaeen (SRA) besteht, die beide eine anaerobe Atmung unter Verwendung von Sulfat (SO42–) durchführen können terminaler Elektronenakzeptor, der zu Schwefelwasserstoff (H2S) reduziert wird. Daher "atmen" diese sulfidogenen Mikroorganismen eher Sulfat als molekularen Sauerstoff (O2), der der terminale Elektronenakzeptor ist, der bei der aeroben Atmung zu Wasser (H2O) reduziert wird .... In Bezug auf Elektronendonoren enthält diese Gruppe sowohl Organotrophe als auch Lithotrophe. Die Organotrophen oxidieren organische Verbindungen wie Kohlenhydrate, organische Säuren (z. B. Formiat, Lactat, Acetat, Propionat und Butyrat), Alkohole (Methanol und Ethanol), aliphatische Kohlenwasserstoffe (einschließlich Methan) und aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol,

Sie brauchen keine Photosynthese, weil Sulfat genug Kraft hat, um Methan zu reduzieren. Diese Kreaturen sind die Heterotrophen in eurer (und unserer) Welt, das Äquivalent zu Tieren in der oxischen Welt.

Sie können Ihre Pflanzen nach dem Vorbild von Purpur-Schwefelbakterien gestalten . Sie betreiben Photosynthese. Wie Pflanzen stoßen sie oxidiertes Material als Abfall aus; Sauerstoff für die Pflanzen, Schwefelsäure für die PSBs.

Die Purpur-Schwefel-Bakterien (PSB) sind Teil einer Gruppe von Proteobakterien, die zur Photosynthese befähigt sind und zusammenfassend als Purpurbakterien bezeichnet werden... Im Gegensatz zu Pflanzen, Algen und Cyanobakterien verwenden Purpur-Schwefel-Bakterien kein Wasser als Reduktionsmittel und tun dies daher keinen Sauerstoff produzieren. Stattdessen können sie Schwefel in Form von Sulfid oder Thiosulfat verwenden. Der Schwefel wird oxidiert, um Körnchen aus elementarem Schwefel herzustellen. Dieses wiederum kann zu Schwefelsäure oxidiert werden.

Wenn Sie so etwas cool finden, haben Sie Recht. Nachlesen. Es ist erstaunlich und es ist echt.

Dies ist eine großartige Antwort, +1; Beachten Sie nur, dass diese Antwort die Verwendung der Sulfatgruppe umkehrt und sie zur Atmung verwendet (die Rolle des Sauerstoffs spielt).
Genial, danke @Willk. Dadurch kann ich mit H2S und SO4 als Alternativen spielen, die ich vorher nicht in Betracht gezogen hatte. Nachdem ich den Artikel gelesen hatte, bemerkte ich, dass SR*- und PSB-Reaktionen Wasser als letztes Nebenprodukt produzieren, was in der von mir gesuchten Gleichung nicht funktionieren würde.
Kohlenstoffkreislauf in einer schwefelbasierten Biochemie
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