主な違い - 光栄養と化学栄養

生物は、その栄養要求量によって分類されます。生物には、自分で食料を生産できるものと、他の生物が生産した食料に依存するものがあります。生物の中には、餌を得るためにさまざまな関係を示すものがあります。そのため、生物は多種多様であり、その中でも光栄養生物と化学栄養生物は大きく分けて2つのグループに分けられる。光栄養生物とは、太陽光をエネルギー源として細胞機能を発揮する生物のことです。光栄養生物には、光独立栄養生物と光従属栄養生物の2種類があります。化学栄養生物は、無機または有機分子の酸化をエネルギー源とする生物である。ケモトロフには大きく分けてケモオートロフとケモヘテロフという2つのタイプがある。光栄養生物と従属栄養生物の決定的な違いは、使用するエネルギー源である。光栄養生物は太陽光をエネルギー源としているが、化学栄養生物は太陽光をエネルギー源とせず、化学物質を利用してエネルギーを生産する。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 光栄養生物とは 3. 化学栄養生物とは 4. 光栄養と化学栄養の類似点 5. 並べて比較 - 光栄養と化学栄養を表で示す 6. まとめ

光栄養生物は何ですか？

光栄養生物とは、太陽光のエネルギーを使って細胞機能に必要なATPを生産する生物である。つまり、光栄養生物とは、太陽光を利用して自らの食物を生産したり、有機分子を酸化して細胞機能に必要なエネルギーを生産したりする生物のことである。接頭語の「photo」は光を、「trop」は食物や栄養素の摂取方法を意味する。このように、光栄養生物は太陽光を栄養源とする生物である。

光栄養生物には、光独立栄養生物と光従属栄養生物の2種類があります。光独立栄養生物とは、太陽光と無機炭素源（二酸化炭素）※2を自らの食料とする生物と定義することができる。その過程で行われるのが光合成です。特殊な小器官と色素を持ち、太陽光からエネルギーを取り込み、そのエネルギーを使って二酸化炭素と水から有機分子を生成するのです。光独立栄養生物の例としては、緑色植物、藻類、光合成細菌、シアノバクテリアなどがあります。緑色植物の多くは、光合成を行います。陸上生態系にとって重要な食料源である。光独立栄養生物は、ほとんどの生態系が健全に機能し、従属栄養生物が生存するために極めて重要な生物である。従属栄養生物は、独立栄養生物が生産する餌に依存している。また、光栄養生物は、大気中の二酸化炭素を除去し、動物が呼吸する大気中に酸素を放出する重要な生物である。

図01：光農法-緑

光従属栄養生物は、太陽光**をエネルギー源とし、有機物を炭素源とする生物です。光合成ができず、二酸化炭素を利用できない。その代わり、他の生物が生産した有機炭素製品を利用する。光従属栄養生物は、光リン酸化と呼ばれるプロセスでATPを生産する。

化学栄養芽細胞（ケモトロフ）は何ですか？

化学栄養生物とは、化学的酸化や化学的合成をエネルギー源とする生物である。太陽光をエネルギー源とすることができないのです。その代わり、無機化合物や有機化合物を使い、酸化することでエネルギーを得ている。ケモ」という接頭語は化学物質を、「トロフ」は栄養を意味する。そのため、これらの生物はエネルギーを化学物質に完全に依存している。

ケモトロフは、ケモオートロフとケモヘテロフに分類される。化学栄養生物は、化学合成によって自分の食料を生産することができます。還元剤としてH2S、S、NH4+、Fe2+などの無機化合物を用い、二酸化炭素から炭水化物を合成している。深海など、太陽光が届かない極限環境に生息する生物です。化学栄養生物としては、例えば、メタン生成菌、好塩菌、硝化菌、好熱性好酸性菌、硫黄酸化菌等が挙げられる。

図02: 大西洋に浮かぶブラックスモーカー。化学動力学細菌にエネルギーと栄養を供給する。

化学従属栄養生物は、有機化合物をエネルギー源や炭素源として利用する生物である。これらの生物は、他の生物が生産した炭水化物、脂質、タンパク質などの食物を摂取しています。化学従属栄養細菌は、最も多く存在するタイプの生物で、ほとんどの細菌が含まれます。

光栄養生物と化学栄養生物（ケモトロフ）類の共通点

• 光栄養生物も化学栄養生物も、栄養の種類に応じた生物相である。
• 光栄養生物と化学栄養生物には、独立栄養生物と従属栄養生物があります。
• 光栄養型と化学栄養型の2つの分類が同じ生態系に存在することがある。

光栄養生物と化学栄養生物（ケモトロフ）類の違い

概要 - 光栄養生物 vs. 化学栄養生物（ケモトロフ）類

生物は栄養の種類によって光栄養生物と化学栄養生物に大別される。光栄養生物は、太陽光（太陽エネルギー）を利用して、細胞プロセスのエネルギーを供給しています。従属栄養生物は太陽エネルギーを利用できない。そのため、化学合成で作られるエネルギーに依存している。化学物質は、化学栄養生物によって酸化され、細胞機能のためのエネルギーを生産する。どちらのグループにも、自らを食料とする生物**と、他の生物が生産する食料に依存する生物が含まれます。化学栄養生物は、最も多く存在するタイプの生物である。光栄養生物は、多くの生態系の機能にとって重要な存在である。光独立栄養生物は、大気中の二酸化炭素を吸収し、酸素を放出する。その他の従属栄養生物は、光独立栄養生物に依存して生存している。これが光従属栄養生物と化学栄養生物の違いです。

引用

1.編"光独立栄養生物 - 定義・機能・種類", 生物学辞典, 2017年4月29日.ここで入手可能 2. "ケミカルトロフィー"、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年2月17日。こちらで購入可能です 3.インフィニティ"インフィニット・マイクロビオロジー"ルーメン。以下、2.「化学戦利品」、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年2月17日 3.無限大。「無限の微生物学」ルーメン