این مقایسه، تمایز بیولوژیکی اساسی بین اتوتروفها، که مواد مغذی خود را از منابع معدنی تولید میکنند، و هتروتروفها، که باید موجودات دیگر را برای انرژی مصرف کنند، را بررسی میکند. درک این نقشها برای درک چگونگی جریان انرژی در اکوسیستمهای جهانی و حفظ حیات بر روی زمین ضروری است.
موجوداتی که غذای خود را با استفاده از انرژی نور یا شیمیایی مواد معدنی سنتز میکنند.
موجوداتی که با مصرف مواد کربنی آلی تولید شده توسط سایر موجودات زنده، انرژی به دست میآورند.
| ویژگی | اتوتروف | هتروتروف |
|---|---|---|
| منبع غذایی اولیه | خود تولید شده از مواد معدنی | با خوردن موجودات دیگر به دست میآید |
| نقش اکوسیستم | تولیدکنندگان (پایه زنجیره غذایی) | مصرفکنندگان (سطوح بالاتر زنجیره غذایی) |
| تثبیت کربن | CO2 معدنی را به گلوکز آلی تبدیل میکند | کربن آلی موجود را پردازش میکند |
| کلروپلاستها | موجود در فتواتوتروفها | غایب |
| تحرک | عمدتاً ثابت (بیحرکت) | معمولاً قادر به حرکت است |
| ذخیره انرژی | عمدتاً به صورت نشاسته ذخیره میشود | به صورت گلیکوژن یا لیپید ذخیره میشود |
| تولید اکسیژن | اغلب اکسیژن را به عنوان یک محصول جانبی آزاد میکند | مصرف اکسیژن برای تنفس سلولی |
اتوتروفها به عنوان کارخانههای بیولوژیکی جهان عمل میکنند و از انرژی خورشید یا گرادیانهای شیمیایی برای تبدیل مولکولهای ساده به قندهای پیچیده استفاده میکنند. در مقابل، هتروتروفها فاقد ماشینآلات بیولوژیکی برای تولید غذا از ابتدا هستند و باید مواد آلی از پیش ساخته شده را هضم کنند. این تفاوت اساسی، جایگاه یک ارگانیسم را در هرم انرژی تعیین میکند.
بیشتر اتوتروفها به فتوسنتز متکی هستند و از کلروفیل برای جذب نور استفاده میکنند، در حالی که باکتریهای خاص از شیمیوسنتز برای استخراج انرژی از مواد معدنی مانند گوگرد استفاده میکنند. هتروتروفها این مسیرهای متابولیکی را ندارند؛ در عوض، آنها برای تجزیه پیوندهای موجود در غذایی که مصرف کردهاند، به تنفس سلولی متکی هستند. این امر هتروتروفها را کاملاً به بقا و بهرهوری اتوتروفها وابسته میکند.
اتوتروفها اولین سطح تغذیهای را نشان میدهند و نقطه ورود اولیه انرژی به هر زیستگاه مشخص را فراهم میکنند. هتروتروفها تمام سطوح بعدی را اشغال میکنند و به عنوان مصرفکنندگان اولیه، ثانویه یا ثالثیه عمل میکنند. بدون تولید مداوم زیستتوده توسط اتوتروفها، جمعیت هتروتروف به سرعت منابع موجود را تمام کرده و از بین میرود.
فعالیتهای متابولیکی این دو گروه از طریق چرخه کربن، تعادل جوی حیاتی ایجاد میکنند. اتوتروفها عموماً با جذب CO2 و آزادسازی مکرر اکسیژن در طول روز، به عنوان مخزن کربن عمل میکنند. هتروتروفها به شیوهای معکوس عمل میکنند، اکسیژن را استنشاق و دی اکسید کربن را بیرون میدهند و در نتیجه گازهای لازم برای بقای اتوتروف را بازیافت میکنند.
همه اتوتروفها برای زنده ماندن به نور خورشید نیاز دارند.
در حالی که اکثر اتوتروفها فتوسنتز میکنند، شیمیو اتوتروفها در تاریکی مطلق، مانند منافذ هیدروترمال اعماق دریا، رشد میکنند. این ارگانیسمها به جای نور از انرژی شیمیایی مولکولهای معدنی مانند سولفید هیدروژن استفاده میکنند.
گیاهان تنها انواع اتوتروفها هستند.
جلبکها و انواع مختلف باکتریها، مانند سیانوباکتریها، نیز اتوتروفهای بسیار کارآمدی هستند. در محیطهای آبی، این اتوتروفهای غیرگیاهی اغلب منبع اصلی غذا برای کل اکوسیستم هستند.
هتروتروفها فقط به حیوانات اشاره دارند.
قارچها و بسیاری از انواع باکتریها نیز هتروتروف هستند زیرا مواد مغذی را از مواد آلی جذب میکنند. حتی برخی از گیاهان انگلی توانایی فتوسنتز خود را از دست دادهاند و مانند هتروتروفها رفتار میکنند.
اتوتروفها تنفس سلولی انجام نمیدهند.
اتوتروفها هنوز باید گلوکزی را که تولید میکنند برای تأمین سوخت فعالیتهای سلولی خود تجزیه کنند. آنها درست مانند هتروتروفها تنفس انجام میدهند، اگرچه اغلب اکسیژن بیشتری نسبت به مصرف خود تولید میکنند.
انتخاب بین این دستهها توسط جایگاه تکاملی یک موجود زنده تعیین میشود: مدل اتوتروف را برای تولید خودکفا و مدل هتروتروف را برای مصرف انرژی کارآمد انتخاب کنید. هر دو به یک اندازه اجزای ضروری یک زیستکره کاربردی هستند.
این مقایسه، تفاوتهای اکولوژیکی بین همهچیزخواران، که خود را با رژیم غذایی متنوعی از گیاهان و جانوران تغذیه میکنند، و ریزخواران، که وظیفه اساسی مصرف مواد آلی در حال تجزیه را انجام میدهند، را برجسته میکند. هر دو گروه برای چرخه مواد مغذی حیاتی هستند، اگرچه جایگاههای بسیار متفاوتی در شبکه غذایی دارند.
این مقایسهی دقیق، تفاوتهای اساسی بین RNA و DNA پلیمراز، آنزیمهای اصلی مسئول تکثیر و بیان ژنتیکی، را بررسی میکند. در حالی که هر دو تشکیل زنجیرههای پلینوکلئوتیدی را کاتالیز میکنند، اما از نظر الزامات ساختاری، قابلیتهای تصحیح خطا و نقشهای بیولوژیکی در اصول اساسی سلول، تفاوتهای قابل توجهی دارند.
این مقایسه، رابطه بین آنتیژنها، محرکهای مولکولی که حضور عامل خارجی را نشان میدهند، و آنتیبادیها، پروتئینهای تخصصی تولید شده توسط سیستم ایمنی برای خنثی کردن آنها را روشن میکند. درک این تعامل قفل و کلید برای درک چگونگی شناسایی تهدیدها توسط بدن و ایجاد ایمنی طولانی مدت از طریق مواجهه یا واکسیناسیون، اساسی است.
این مقایسه، تمایز بین ژنتیک، مطالعه توالی DNA ارثی، و اپیژنتیک، مطالعه چگونگی ایجاد تغییرات شیمیایی توسط عوامل و رفتارهای محیطی که ژنها را روشن یا خاموش میکنند، بررسی میکند. در حالی که ژنتیک کد ثابت را ارائه میدهد، اپیژنتیک تعیین میکند که چگونه آن کد در طول زندگی بیان میشود.
این مقایسه تفاوتهای بین انگشتنگاری DNA، که افراد را از طریق الگوهای منحصر به فرد در مناطق غیرکدکننده شناسایی میکند، و توالییابی ژنتیکی، که ترتیب دقیق هر باز شیمیایی را در یک بخش DNA تعیین میکند، را بررسی میکند. در حالی که انگشتنگاری ابزاری برای شناسایی و پزشکی قانونی است، توالییابی یک طرح جامع از کل ساختار ژنتیکی یک موجود زنده ارائه میدهد.
