Τι κοινό έχουν οι μύκητες, οι χαμαιλέοντες και οι άνθρωποι; Είμαστε όλοι ετερότροφοι

Από τους χαμαιλέοντες μέχρι τα φυτά, οι μορφές ζωής της Γης έχουν εξελίξει ευρηματικούς τρόπους για να τρώνε.

Η ζωή στη Γη ανθίζει με άγρια ​​ευρηματικότητα. Από φωσφορίζοντες μύκητες που τρέφονται από την κάτω βλάστηση μέχρι χαμαιλέοντες που τινάζουν γλώσσες σε ανυποψίαστα θηράματα, κάθε οργανισμός χαράζει τη δική του στρατηγική για να επιβιώσει. 

Ωστόσο, ανάμεσα σε αυτό το τεράστιο φάσμα προσαρμογής, μια θεμελιώδης διάκριση βοηθά τους βιολόγους να χαρτογραφήσουν το μεγάλο δέντρο διακλάδωσης της ζωής: πώς τρώνε οι οργανισμοί. 

Παρά τις διαφορές τους, οι άνθρωποι, οι αρκούδες, οι μύκητες και τα κολίβρια ανήκουν όλοι στο ίδιο μεταβολικό στρατόπεδο - ετερότροφοι. 

Είναι ένας όρος που, όπως και μεγάλο μέρος της βιολογίας, βρίσκει τις ρίζες του στα ελληνικά: ετερότροφος, που σημαίνει «άλλος» και τροφή, που σημαίνει «τροφή». Οι ετερότροφοι πρέπει να καταναλώνουν άλλους οργανισμούς για να επιβιώσουν - σε αντίθεση με τους αυτότροφους, τα ζωντανά ηλιακά πάνελ του πλανήτη, που παράγουν τη δική τους τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης ή της χημειοσύνθεσης. Επινοήθηκε το 1946 στον απομονωμένο κόσμο της μικροβιολογίας και έκτοτε η λέξη ετερότροφος έχει μεταφερθεί σε διάφορους επιστημονικούς κλάδους.

Αποτελεί πλέον μια θεμελιώδη έννοια στην οικολογία, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε πώς η ενέργεια ρέει από τη μία μορφή ζωής στην άλλη σε τροφικά επίπεδα - τα δομημένα σκαλοπάτια του τροφικού πλέγματος. Ποιος είναι, λοιπόν, ετερότροφος; 

Οι φαγάδες της Γης 

Φανταστείτε ένα δάσος το σούρουπο. Ένας σκίουρος ορμάει πάνω σε έναν κορμό δέντρου, με τα μάγουλα γεμάτα σπόρους. Κάτω από το δασικό έδαφος, οι μύκητες ξεδιπλώνονται σιωπηλά στο έδαφος, χωνεύοντας τα υπολείμματα των φύλλων σε μόρια που τα φυτά μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν. Ένας ερωδιός στέκεται ακίνητος σε ένα κοντινό ρυάκι, παρατηρώντας μια λάμψη κίνησης κάτω από την επιφάνεια. Όλοι τους είναι ετερότροφοι. Και οι αλληλεπιδράσεις τους διατηρούν τα οικοσυστήματα ζωντανά. 

Στη βάση αυτής της πυραμίδας καταναλωτών βρίσκονται οι κύριοι ετερότροφοι, ή φυτοφάγοι. Σκεφτείτε τις θαλάσσιες αγελάδες που βόσκουν με θαλάσσια χόρτα ή τους τάρανδους που τσιμπολογούν αρκτικές λειχήνες. Διατηρούν φυτικούς πληθυσμούς, διασπείρουν σπόρους και - όπως τα κολίβρια- μερικές φορές επικονιάζουν ακούσια λουλούδια πίνοντας νέκταρ. Από πάνω τους παραμονεύουν δευτερογενείς καταναλωτές, πλάσματα που τρώνε φυτοφάγα. Λύκοι περιπολούν την τούνδρα. Γύπες καθαρίζουν τις συνέπειες. Αρκούδες μαζεύουν σολομούς από ποτάμια. Αυτά τα αρπακτικά - και παμφάγα- διατηρούν ισορροπία, εμποδίζοντας τους πληθυσμούς φυτοφάγων να υπερνικήσουν τους παραγωγούς. 

Τα αποικοδομητικά - οι υποτιμημένοι καθαριστές του πλανήτη - ρουφάνε ό,τι αφήνουν πίσω τους οι άλλοι. Τερμίτες, μικρόβια και μύκητες μετατρέπουν την αποσυντιθέμενη ύλη σε θρεπτικά συστατικά που διατηρούν τη ζωή, όπως άζωτο και φώσφορο. Χωρίς αυτά, τα οικοσυστήματα θα κατέρρεαν κάτω από τα δικά τους απόβλητα. Τα αποικοδομητικά δεν ανακυκλώνουν απλώς - επανεφευρίσκουν την ενέργεια των νεκρών για τους ζωντανούς. Υπάρχει όμως μια ανατροπή. Αυτοί οι μικροσκοπικοί ανακυκλωτές, ιδιαίτερα στο έδαφος, εκπνέουν διοξείδιο του άνθρακα κατά την ετερότροφη αναπνοή. Και καθώς η κλιματική αλλαγή θερμαίνει τον πλανήτη, αυτή η ανάσα μικροβίων θα μπορούσε να γίνει βρυχηθμός. 

Μια μελέτη του 2023 στο Nature Communications προβλέπει ότι οι εκπομπές CO₂ από τα μικρόβια του εδάφους θα μπορούσαν να αυξηθούν κατά 40% έως το 2100. Τα κρύα, πλούσια σε άνθρακα εδάφη της Αρκτικής, που κάποτε ήταν παγωμένα, αποψύχονται σε μικροβιακά εδάφη . Σωστά - η πείνα των μικρότερων θα μπορούσε να βοηθήσει στην αναμόρφωση του μέλλοντος του πλανήτη. 

Εικόνα που δημιουργήθηκε από την Τεχνητή Νοημοσύνη. 

Δυστυχώς, ακόμη και τα αποικοδομητικά ζώα δεν εξαιρούνται από τις τρομερές επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Όταν οι μικροοργανισμοί αποσυνθέτουν την ύλη στο έδαφος, απελευθερώνουν ενεργά διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα σε μια διαδικασία που ονομάζεται ετερότροφη αναπνοή. 

Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications από μια ομάδα ερευνητών από την Ελβετία κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από τα μικρόβια του εδάφους στην ατμόσφαιρα αναμένεται να επιταχυνθούν σε παγκόσμια κλίμακα μέχρι το τέλος του αιώνα, εντείνοντας περαιτέρω την υπερθέρμανση του πλανήτη. Κανένα επίπεδο της τροφικής αλυσίδας δεν γλιτώνει από την επίδραση των ανθρώπων.

Μύκητες όπως αυτό το μανιτάρι νεράιδας είναι επίσης ετερότροφοι και λαμβάνουν θρεπτικά συστατικά αποσυνθέτοντας οργανική ύλη. Από: Shiella Olimpos.

Αυτότροφοι έναντι Ετεροτρόφων 

Έτσι, αν όλα αυτά τα ζώα είναι ετερότροφα, ποιος έχει απομείνει; Οι αυτότροφοι, όπως τα φυτά, τα κυανοβακτήρια και τα φύκια, μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ζάχαρη χρησιμοποιώντας τη φωτοσύνθεση. Η χλωροφύλλη — ο πράσινος μάγος της φωτοσύνθεσης -τα αφήνει να παγιδεύουν την ηλιακή ενέργεια, μετατρέποντάς την σε χημική ενέργεια. 

Αλλά να μια έκπληξη: δεν είναι όλα τα φυτά αυτότροφα. Ορισμένα φυτά, που χαρακτηρίζονται από περιορισμένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και απουσία φύλλων, δεν έχουν την ικανότητα να παράγουν τη δική τους τροφή. Ως αποτέλεσμα, υιοθετούν εναλλακτικές στρατηγικές, όπως η παρασιτοποίηση άλλων φυτών, η καταφυγή σε σαρκοφαγία ή η τροφοδότηση με αποσυντιθέμενη ύλη για να καλύψουν τις διατροφικές τους ανάγκες. 

Για παράδειγμα, η ινδική πίπα ή πίπα-φάντασμα (Monotropa uniflora), ένα φυτό που ανθίζει στα τέλη της άνοιξης και προέρχεται από εύκρατες περιοχές της Ασίας, της Βόρειας Αμερικής και της Βόρειας Νότιας Αφρικής, είναι εντελώς λευκή και δεν έχει χλωροφύλλη. Από πού προέρχεται λοιπόν ο άνθρακας της; Αυτό το φυτό σχηματίζει μια σύνθετη σύνδεση με μύκητες στις ρίζες του. 

Οι ρίζες της πίπας-φάντασμα είναι κοντές, κοντές και φιλοξενούν μύκητες που εκτείνονται σε ένα δίκτυο μέσα από τα αποσυντιθέμενα φύλλα, δημιουργώντας έναν αγωγό προς τις ρίζες των κωνοφόρων. Αυτά τα κωνοφόρα παρέχουν τη ζάχαρη, αλλά αντί οι μύκητες να ωφελούνται άμεσα, η Monotropa καταλαμβάνει τη διαδικασία, χρησιμοποιώντας τους μύκητες απλώς ως φορείς της ζάχαρης. 

Τεχνικά, αυτό το φυτό είναι παράσιτο αυτών των μυκήτων. Το ινδικό φάντασμα (Monotropa uniflora) είναι ένα φυτό που παρασιτίζει μύκητες για να λάβει θρεπτικά συστατικά, καθώς του λείπει χλωροφύλλη για να εκτελέσει φωτοσύνθεση. Από: Από Jrg1000/ Wikicommons.

Ποιοι είναι οι τύποι ετερότροφων οργανισμών; 

Το ετερότροφο δεν είναι ένα ενιαίο μέγεθος. Οι οργανισμοί εμπίπτουν σε δύο κατηγορίες: Οι φωτοετερότροφοι αξιοποιούν το ηλιακό φως για ενέργεια, αλλά βασίζονται σε οργανικά μόρια για άνθρακα. Σπάνια, και κυρίως μικροβιακά, περιλαμβάνουν μωβ βακτήρια χωρίς θείο. 

Οι χημειοετερότροφοι λαμβάνουν τόσο ενέργεια όσο και άνθρακα καταναλώνοντας άλλους οργανισμούς. Αυτή η ευρεία κατηγορία περιλαμβάνει σχεδόν όλα τα ζώα, τους μύκητες και πολλά βακτήρια. Ναι, λοιπόν, οι μύκητες ανήκουν σταθερά στην Ομάδα Ετεροτρόφων. 

Χωρίς χλωροφύλλη, τρέφονται με τους νεκρούς και τους αποσυντιθέμενους οργανισμούς. Μερικοί σχηματίζουν ακόμη και σύνθετες συμβιώσεις με τις ρίζες των φυτών, ανταλλάσσοντας θρεπτικά συστατικά με σάκχαρα σε ένα είδος βιολογικής διπλωματίας. Συχνές ερωτήσεις για τους ετερότροφους οργανισμούς 

Πώς συμβάλλουν οι ετερότροφοι στην τροφική αλυσίδα; 

Τα ετερότροφα ζώα παίζουν ζωτικό ρόλο ως καταναλωτές στην τροφική αλυσίδα. Καταλαμβάνουν διάφορα επίπεδα καθώς τρέφονται με άλλους οργανισμούς και καταναλώνονται από θηρευτές και μέσω αυτού του κύκλου, διατηρείται η ροή ενέργειας σε ένα οικοσύστημα. 

Εμπίπτουν όλα τα ζώα στην κατηγορία των ετερότροφων; Ναι, όλα τα ζώα είναι ετερότροφα και βασίζονται σε εξωτερικές πηγές για τις ενεργειακές και θρεπτικές τους ανάγκες. Τα ζωικά κύτταρα δεν έχουν την χλωροφύλλη που απαιτείται για να αξιοποιήσουν την ενέργεια από τον ήλιο για τροφή. 

Πώς συμβάλλουν τα ετερότροφα στην ισορροπία του οικοσυστήματος; Ως καταναλωτές, τα ετερότροφα ζώα ρυθμίζουν το μέγεθος του πληθυσμού άλλων οργανισμών και συμμετέχουν στον κύκλο των θρεπτικών συστατικών, επηρεάζοντας έτσι τη συνολική δυναμική ενός οικοσυστήματος. 

Μπορούν τα ετερότροφα να περιλαμβάνουν τα φυτά; Ναι, ορισμένα φυτά δεν μπορούν να παράγουν τη δική τους τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης λόγω της έλλειψης της πράσινης χρωστικής χλωροφύλλης. Για να λάβουν θρεπτικά συστατικά από άλλους οργανισμούς, έχουν αναπτύξει εναλλακτικούς τρόπους ζωής όπως ο παρασιτισμός, η σαρκοφαγία και ο σαπροφυτισμός (τρέφονται με αποσυντιθέμενη ύλη). 

Μπορούν τα ετερότροφα ζώα να επιβιώσουν χωρίς αυτότροφα ζώα; 

Όχι. Οι ετερότροφοι οργανισμοί βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε αυτότροφους οργανισμούς (οργανισμούς που μπορούν να παράγουν τη δική τους τροφή) για ενέργεια και θρεπτικά συστατικά. 

Χωρίς τους αυτότροφους οργανισμούς, τους πρωτογενείς παραγωγούς στα οικοσυστήματα, η ροή ενέργειας μέσω της τροφικής αλυσίδας θα διαταρασσόταν και οι ετερότροφοι οργανισμοί θα αντιμετώπιζαν προκλήσεις στην απόκτηση των απαραίτητων θρεπτικών συστατικών. 

Είναι οι μύκητες ετερότροφοι; Ναι, οι μύκητες είναι ετερότροφοι οργανισμοί. Δεν είναι σε θέση να παράγουν τη δική τους τροφή μέσω διαδικασιών όπως η φωτοσύνθεση. Αντίθετα, οι μύκητες λαμβάνουν τα θρεπτικά τους συστατικά αποσυνθέτοντας οργανική ύλη στο περιβάλλον τους ή σχηματίζοντας συμβιωτικές σχέσεις με άλλους οργανισμούς. 

Οι μύκητες παίζουν κρίσιμο ρόλο στον κύκλο και την αποσύνθεση των θρεπτικών συστατικών στα οικοσυστήματα, διασπώντας σύνθετες οργανικές ενώσεις σε απλούστερες μορφές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τα φυτά και άλλους οργανισμούς. 

 Shiella Olimpos Η Shiella είναι φοιτήτρια Βιολογίας MS στο UNCW. 

Τα τελευταία τέσσερα χρόνια, ασχολείται ενεργά με τη διατήρηση απειλούμενων ειδών που λαμβάνουν λιγότερη προσοχή στις Φιλιππίνες. Πιστεύει ότι είναι καθήκον της να βοηθήσει το κοινό να καταλάβει γιατί η επιστήμη και η προστασία του περιβάλλοντος είναι τόσο σημαντικές. 

https://www.zmescience.com/feature-post/natural-sciences/animals/animal-facts/heterotrophs-autotrophs/