Sind Kohlenwasserstoffe lebensfähige Nahrung für größere Organismen?

Es gibt einige Öl verbrauchende Bakterien , die Kohlenwasserstoffe im Ozean abbauen können. Da diese dazu neigen, viel Energie zu speichern, habe ich mich gefragt, ob es für größere Organismen möglich ist, Kohlenwasserstoffe (insbesondere Erdöl) als Nahrungsquelle zu nutzen.

Ich stelle mir so etwas wie einen fremden Planeten vor mit riesigen Erdölvorkommen nahe der Oberfläche und baumähnlichen Pflanzen mit Wurzeln, die nach unten reichen und von diesen Vorkommen profitieren könnten. Wenn dies möglich ist, könnte ich mir vorstellen, dass es sich aufgrund einer dicken Wolkendecke entwickelt, die verhindert, dass Sonnenlicht den Boden erreicht.

Ich könnte mir vielleicht auch vorstellen, dass das für Tiere funktioniert, die unter der Erde leben, wenn die Ölvorkommen so nah an der Oberfläche wären, dass es durch Risse austreten würde. Es sieht so aus, als hätte Erdöl eine etwa dreimal höhere Energiedichte als Glukose. Wenn es also für Tiere möglich wäre, dies zu nutzen, scheint dies etwas zu sein, zu dem sie sich entwickeln würden.

Ist das möglich? Wenn ja, könnte es sich jemals im wirklichen Leben entwickeln (vorausgesetzt, es befindet sich auf einem Planeten, auf dem zufällig alle Bedingungen stimmen)?

Menschen konsumieren Alkohol, der ein Kohlenwasserstoff ist.
@Burgi: Ethylalkohol (= Ethanol) ist ein Alkohol, kein Kohlenwasserstoff. Ethan ist ein Kohlenwasserstoff, Ethyl ist ein Radikal (auch bekannt als funktionelle Gruppe), das von Ethan abgeleitet ist, und Ethanol ist ein Alkohol . (Definitionsgemäß können Kohlenwasserstoffe nur Wasserstoff und Kohlenstoff in ihren Molekülen enthalten.)
in der Tat.. kein Sauerstoff wie Alkohol hat. Kohlenwasserstoffe sind Ketten, die durch Cracken gespalten werden können en.wikipedia.org/wiki/Cracking_(chemistry)
en.wikipedia.org/wiki/Methan ist ein natürlich vorkommender Kohlenwasserstoff. Es ist das Produkt von en.wikipedia.org/wiki/Methanogenesis . Und es gibt en.wikipedia.org/wiki/Methanotroph , sie benötigen Verbindungen mit einem einzigen Kohlenstoff, um zu überleben.

Antworten (5)

Ja aber...:

Biologisch ist es durchaus möglich, dass mehrzellige Organismen (entweder direkt oder durch die Wirkung symbiotischer Bakterien) Erdöl als Energiequelle nutzen. Das Leben macht ähnliche Verbindungen, wie Fette, um sie zu nutzen. Aber das Leben stellt diese normalerweise mit enzymatisch reaktiveren Teilen her, um den Prozess zu erleichtern, sodass sie im Allgemeinen nicht über die Enzyme verfügen, um das Erdöl so leicht abzubauen. Doch eine schockierende Menge der Lebensmittel, die Sie heute essen, besteht tatsächlich aus Kunststoff (der aus Kohlenwasserstoffen gewonnen wird), sodass Sie bereits Erdöl essen .

JEDOCH ist Erdöl schwierig direkt zu verdauen, als Nahrungsquelle tendenziell stark lokalisiert und NICHT ERNEUERBAR . Dies scheint eine triviale Sache zu sein, aber wenn Sie anfangen, über evolutionäre Zeiten zu sprechen, ist es kritisch. Um ein enzymatisches System zu entwickeln, ein Ernährungssystem, um zu reisen oder von einer Teergrube zur nächsten verstreut zu sein, und eine Möglichkeit, Teer / Rohöl direkt zu essen, sprechen Sie von Millionen von Jahren und VIELEN großartigen Möglichkeiten. Alles, um die Fähigkeit zu entwickeln, eine nicht erneuerbare Ressource zu verbrauchen, die normalerweise tief unter der Erde abgesondert wird.

Außerdem würden diese mehrzelligen Organismen (höchstwahrscheinlich Tiere oder Pilze) direkt mit Bakterien um diese Ressourcen konkurrieren. Der evolutionäre Zeitrahmen für Bakterien ist viel kürzer als für eukaryotische Organismen, und Bakterien sind erschreckend effizient darin, alle herumliegenden Ressourcen zu verbrauchen.

Ich vermute, dass auf einer solchen Welt passieren würde, dass das lokale Äquivalent von Bakterien den Teer / das Rohöl verbrauchen würde, und dann würden winzige Tiere die Bakterien verbrauchen, und dann würden andere Organismen diese verbrauchen, sodass Sie eine Nahrungskette mit Erdöl hätten von der Basis bis zu den Spitzenprädatoren an der Spitze - unter der Annahme, dass an zahlreichen Stellen ein wahnsinnig großer Vorrat an reichlich Erdöl aus dem Boden austritt. Existierende Lebensformen könnten sich schnell dahin entwickeln, Bakterien zu konsumieren (da sie alle bereit sind), und Bakterien sind ziemlich gut darin etabliert, Erdöl zu essen.

Mit genügend Zeit und genügend Ressourcen hätten Sie das Erdöläquivalent von Pflanzenfressern (Petrovoren? Napthavoren?), die Teer verbrauchen, und dann perfekte interne Wachstumsbedingungen für Bakterien schaffen, die den Teer verdauen, aus dem die Napthavoren dann Nahrung beziehen würden. Das wäre die logische Weiterentwicklung. All dies würde unweigerlich dazu führen, dass das gesamte Erdöl immer schneller verbraucht wird, bis Ihr gesamtes System aus Mangel an Nahrung zusammenbricht.

Eine sehr gute Antwort (+1 von mir); Die einzige (äußerst geringfügige) Spitzfindigkeit, die ich habe, betrifft den vorgeschlagenen Namen für erdölverbrauchende Lebensformen: „Petrovoren“ wären „Gesteinsfresser“ (petra = griechisch für „Felsen“; „Petroleum“ ist eine Zusammenziehung von „petra oleum", wörtlich "Steinöl"). Vielleicht "Oleovores", obwohl das für jede Art von Öl generisch ist; vielleicht "petraoleovores". Wie Sie sehen, bin ich kein Linné.
Nein, ich esse kein Petroleum, ich esse diese Verbindungen. Was sich aus vielen anderen Quellen ableiten lässt, ist einfach, dass der chemische Weg aus Erdöl billiger und in Bezug auf die Verfügbarkeit besser kontrollierbar ist.
@Spratty Ich nehme an, wir könnten Napthavore oder Archaeovore werden (Paleovore könnte Verwirrung stiften)
Ich mag "Naphthavore" - meine Stimme bekommt es auf jeden Fall :-)
„Bakterien sind erschreckend effizient darin, alle herumliegenden Ressourcen zu verbrauchen“ – sie brauchten 60 Millionen Jahre , um herauszufinden, wie man Holz verzehrt . Denken Sie daran, dass die Evolution nicht schlau ist und keinem Zweck folgt – sie macht einfach zufällige Dinge, die sich manchmal als erstaunlich effektiv herausstellen. In einer Umgebung, in der Bakterien nicht stark von der Verwendung des Öls profitieren (z. B. weil andere Energiequellen verfügbar sind und Raubtiere das Wachstum in Schach halten), können es durchaus andere Organismen sein, die diese Nische füllen.
Sie könnten auch die Möglichkeit in Betracht ziehen, dass komplexe Tiere Kolonien von Erdöl beherbergen, die einfache Organismen verdauen.
@JimmyJames Ich denke, das habe ich im letzten Absatz vorgeschlagen, oder hast du etwas anderes gemeint, wie eine Pilz- / Bakteriensymbiose?
@leftaroundabout Da Bakterien bereits Erdöl zersetzen können, ist der schwierige evolutionäre Teil erledigt. Ich vermute, dass die Oberfläche des Erdöls relativ unwirtlich sein wird, sodass mehrzellige Organismen, die symbiotisch mit Bakterien zusammenarbeiten, die Verdauung optimieren werden. Das OP schlägt einen relativen Mangel an anderen alternativen Lebensmitteln vor, also ist es eine Art Anpassung oder Tod.
@DWKraus Nachdem ich diesen Kommentar hinzugefügt hatte, bemerkte ich die Antwort von WaterMoleule und es ist fast genau das, was ich vorgeschlagen hatte.
Einige Forschungsergebnisse unterstützen die Idee, dass es sich nicht um eine praktisch absolute, nicht erneuerbare Ressource handelt: en.wikipedia.org/wiki/Abiogenic_petroleum_origin

Ja, aber es ist unwahrscheinlich, dass es in einer Sauerstoffatmosphäre passiert.

Die Antwort von DWKraus erklärt das Haupthindernis gut: In einer erdähnlichen Umgebung sind Petrochemikalien in ihrer Verbreitung begrenzt und nicht erneuerbar – wenn sich also die Fähigkeit entwickelt, sie zu essen, wird es nicht lange dauern. Wenn Sie mit dieser Nahrungsquelle ein geologisch stabiles Ökosystem schaffen wollen, müssen Sie das Erneuerbarkeitsproblem lösen. Das bedeutet, einen Planeten zu entwerfen, der auf natürliche Weise kontinuierlich große Mengen an Kohlenwasserstoffen an der Oberfläche produzieren kann ... und das wird in einer erdähnlichen, oxidierenden Umgebung nicht passieren. (Lebende Organismen könnten dies tun, wenn sie dazu konstruiert wären, aber es gibt keinen Grund für sie, diese Fähigkeit zu entwickeln, da Fette viel bequemer sind.)

Anstelle eines sauerstoff- und CO2-basierten Stoffwechselökosystems wollen Sie Wasserstoffatmer in einer Atmosphäre mit viel Methan. Völlig abiotische Prozesse wie die Photochemie in der oberen Atmosphäre und die durch Blitze induzierte Elektrochemie werden kontinuierlich komplexe Kohlenwasserstoffe produzieren, die auf die Oberfläche regnen, was mehrzelligen Organismen einen Anreiz bieten würde, sich davon zu ernähren, um Energie zu gewinnen, indem sie sie hydrolysieren, um Methan zu regenerieren. Und wie Sie am Beispiel von Titan sehen können, ist es durchaus plausibel, dass eine solche Welt in Dunst gehüllt ist, sodass nur sehr wenig Licht an die Oberfläche gelangt, wodurch der direkte Verbrauch von Kohlenwasserstoffen mit der Wasserstoffphotosynthese konkurrenzfähig wird.

Vielleicht können Sie es beheben, indem Sie eine andere Art von Mikroorganismen wedeln, die Sedimente in Benzin verwandeln würden.

Ja, mit den geeigneten Enzymen gibt es keinen Grund, warum sie es nicht könnten.

Aber Sie müssen vorher ein größeres Problem lösen – die kontinuierliche (und erneuerbare) Verfügbarkeit von Kohlenwasserstoffen. Mit fossilem Erdöl geht das nicht. Sie müssen also mit Organismen beginnen, die Kohlenwasserstoffe als Energiespeicher produzieren (es unterscheidet sich nicht allzu sehr von der Verwendung von Fett, aber die Reaktionen sind im organischen Lebenstemperaturbereich nicht so effizient; aber mit den entsprechenden Enzymen, wer weiß).

Von dort aus können Sie Organismen entwickeln lassen, die andere kohlenwasserstoffreiche Organismen fressen und nach und nach alle anderen Nahrungsquellen aufgeben. Sie könnten mit vampirähnlichen Raubtieren und Pflanzenanaloga enden, die Kohlenwasserstoffreservoirs wie Knollen tief unter der Erde speichern. Sobald sich die Vampirmaulwürfe ausreichend entwickelt haben, können sie möglicherweise auch Erdöllagerstätten entdecken, erreichen und ausbeuten, zumindest solche, die nicht allzu weit von der Oberfläche entfernt sind.

Symbiose zwischen einem großen Organismus und erdölverarbeitenden Bakterien

Lebewesen arbeiten in Wasser und Öl und Wasser mischen sich nicht , daher ist es für Lebewesen sehr schwierig, reine Kohlenwasserstoffe zu verwenden. Die von Ihrem Körper verwendeten Fette sind meistens keine reinen Kohlenwasserstoffe. Zum Beispiel haben Fettsäuren eine Carbonsäuregruppe, die in Wasser bei neutralem pH-Wert negativ geladen wird, wodurch sie viel wasserlöslicher werden als ihre reinen Kohlenwasserstoffanaloga (sie benötigen jedoch immer noch die Hilfe von Lipoproteinpartikeln, um durch den Körper transportiert zu werden). Die Carbonsäuregruppe bietet auch einen Anhaltspunkt für weitere Chemie.

Dieses Papier enthält viele Details, aber hier ist ein gutes Zitat:

Aufgrund der Hydrophobizität und geringen Wasserlöslichkeit der meisten Erdölkohlenwasserstoffe ist die biologische Abbaurate in der Umwelt im Allgemeinen begrenzt.

Aus diesem Grund denke ich, dass große Organismen mit dem richtigen Selektionsdruck tatsächlich in der Lage sein könnten, Erdöl viel besser zu verstoffwechseln als Bakterien , da sie interne Umgebungen (Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffkonzentration) schaffen können, die für die notwendigen Reaktionen besser geeignet sind Kohlenwasserstoffe abbauen als Mikroorganismen.

Während es möglich ist, dass der große Organismus die Enzyme für den Abbau selbst entwickelt, stelle ich mir vor, dass sie sich wie Kühe entwickeln könnten. Die Kühe selbst produzieren nicht die Enzyme, die notwendig sind, um die zähen Pflanzenstoffe zu verdauen, die sie fressen (hauptsächlich Zellulose und Lignin), sondern schaffen eine Umgebung, in der dies für sie erledigt werden kann. Das Wiederkäuen sorgt für eine mechanische Vermischung, und die Bakterien, Protozoen, Pilze und Archaeen in ihrem Pansen wandeln die Zellulose und das Lignin in Fettsäuren und andere ziemlich wasserlösliche Moleküle um, die von der Kuh direkt verwendet werden können.

Erdöl fressende Kühe Ich stelle mir also vor, dass ein großer Organismus eine Art Magen entwickeln könnte, der von erdölabbauenden Mikroben bevölkert ist, der eine optimale Umgebung für die Mikroben bietet, durch mechanisches Mischen mehr Öl diesen Mikroben aussetzt und dabei hilft, das Öl effizient aufzulösen Öl durch Sekretion einer Art Tensid.

Warum haben sich solche Kreaturen nicht auf der Erde entwickelt? Wie in den anderen Antworten erwähnt, gibt es vielleicht einfach nicht genug Erdöl auf der Erde, um nachhaltig zu sein. Sie können sich jedoch einen Planeten vorstellen, auf dem Erdöl reichlich vorhanden ist und in größerer Menge produziert wird. Dort könnten sich solche Erdölkühe entwickeln.

Fette aus unserer real existierenden Ernährung sind im Grunde langkettige Kohlenwasserstoffe (genauer gesagt Carbonsäuren mit langer Kohlenwasserstoffkette), die über Esterbindungen mit einem Glycerinrückgrat verbunden sind; also ja, es ist möglich.

Quelle: Wikipedia .

Während Fettsäuren und Fette per se keine Kohlenwasserstoffe sind, haben sie beide Einheiten, die aus langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffen bestehen. Von diesen Kohlenwasserstoffketteneinheiten kommt ihre hohe Energiedichte – sie kommt nicht von der Carboxylatgruppe. Die Frage scheint sich um Biologie und Physiologie zu drehen, und beide "behandeln" ähnliche Moleküle auf ähnliche Weise.

Für die Biochemie macht die Carbonsäuregruppe essbare Fette sehr verschieden von reinen Kohlenwasserstoffen. Wenn Triglyceride in Fettsäuren (wie Sie sagen, Carbonsäuren mit langen Kohlenwasserstoffketten) zerlegt werden, werden sie aufgrund der negativ geladenen Carboxylatgruppe bei neutralem pH-Wert viel wasserlöslicher. Dies ermöglicht es ihnen, geringe freie Konzentrationen in Wasser zu erreichen und auch Mizellen zu bilden und von Lipoproteinpartikeln getragen zu werden. Lebewesen und die von ihnen hergestellten Enzyme arbeiten hauptsächlich in Wasser, das Auflösen reiner Kohlenwasserstoffe ist eine große Barriere: doi.org/10.3389/fmicb.2018.02885