Kemosintesis adalah konversi senyawa karbon dan molekul lain menjadi senyawa organik. Dalam reaksi biokimia ini, metana atau senyawa anorganik, seperti hidrogen sulfida atau gas hidrogen, dioksidasi untuk bertindak sebagai sumber energi. Sebaliknya, sumber energi untuk fotosintesis (rangkaian reaksi di mana karbon dioksida dan air diubah menjadi glukosa dan oksigen) menggunakan energi dari sinar matahari untuk menggerakkan proses.
Gagasan bahwa mikroorganisme dapat hidup pada senyawa anorganik diusulkan oleh Sergei Nikolaevich Vinogradnsii (Winogradsky) pada tahun 1890, berdasarkan penelitian yang dilakukan pada bakteri yang tampaknya hidup dari nitrogen, besi, atau belerang. Hipotesis ini divalidasi pada tahun 1977 ketika Alvin menyelam ke bagian dalam mengamati cacing tabung dan kehidupan lainnya di sekitar lubang hidrotermal di Galapagos Rift. Mahasiswa Harvard Colleen Cavanaugh mengusulkan dan kemudian mengkonfirmasi bahwa cacing tabung selamat karena hubungan mereka dengan bakteri kemosintetik. Penemuan kemosintesis resmi dihadiahkan ke Cavanaugh.
Organisme yang memperoleh energi melalui oksidasi donor elektron disebut kemotrof. Jika molekul organik, organisme disebut kemoorganotrof. Jika molekulnya anorganik, organisme itu adalah istilah kemolitrotof. Sebaliknya, organisme yang menggunakan energi matahari disebut fototrof.
Kemoautotrof dan kemoheterotrof
Kemoautotrof mendapatkan energi mereka dari reaksi kimia dan mensintesis senyawa organik dari karbon dioksida. Sumber energi untuk kemosintesis dapat berupa unsur sulfur, hidrogen sulfida, hidrogen molekuler, amonia, mangan, atau besi. Contoh-contoh dari kemoautotrof termasuk bakteri dan archaea metanogenik yang hidup di dalam ventilasi hidrotermal.
Kata “kemosintesis” pada awalnya diciptakan oleh Wilhelm Pfeffer pada tahun 1897 untuk mendeskripsikan produksi energi dengan oksidasi molekul anorganik oleh autotrof (kemolitoautotrof). Di bawah definisi modern, kemosintesis juga menjelaskan produksi energi melalui kemoorganoautotrof.
Kemoheterotrof tidak dapat memperbaiki karbon untuk membentuk senyawa organik. Sebaliknya, mereka dapat menggunakan sumber energi anorganik, seperti belerang (kemolitoheterotrof) atau sumber energi organik, seperti protein, karbohidrat, dan lipid (kemoorganoheterotrof).
Dimana Terjadinya Kemosintesis?
Kemosintesis telah terdeteksi di lubang hidrotermal, gua yang terisolasi, metana hidrat, dan rembesan dingin. Telah dihipotesiskan proses ini memungkinkan kehidupan di bawah permukaan Mars dan Europa( bulan Jupiter). serta tempat-tempat lain di tata surya. Kemosintesis dapat terjadi pada tempat dengan adanya oksigen, tetapi tidak diperlukan.
Contoh Kemosintesis
Selain bakteri dan archaea, beberapa organisme yang lebih besar bergantung pada kemosintesis. Contoh yang baik adalah cacing tabung raksasa yang ditemukan dalam jumlah besar di sekitar lubang hidrotermal yang dalam. Setiap cacing menjadi rumah bagi bakteri kemosintetik dalam organ yang disebut trofosom.
Bakteri mengoksidasi sulfur dari lingkungan cacing untuk menghasilkan makanan yang dibutuhkan hewan. Menggunakan hidrogen sulfida sebagai sumber energi, reaksi untuk kemosintesis adalah:
12 H2S + 6 CO2 → C6H12O6 + 6 H2O + 12 S
Ini seperti reaksi untuk menghasilkan karbohidrat melalui fotosintesis, kecuali fotosintesis melepaskan gas oksigen, sementara kemosintesis menghasilkan sulfur padat. Butiran belerang kuning terlihat di sitoplasma bakteri yang melakukan reaksi.
Contoh lain dari kemosintesis ditemukan pada tahun 2013 ketika bakteri ditemukan hidup di basalt di bawah sedimen dasar laut. Bakteri ini tidak terkait dengan ventilasi hidrotermal. Telah terlihat bakteri menggunakan hidrogen dari pengurangan mineral di air laut yang terdapat pada batu. Bakteri dapat bereaksi dengan hidrogen dan karbon dioksida untuk menghasilkan metana.
Kemosintesis dalam Nanoteknologi Molekuler
Sementara istilah “kemosintesis” paling sering diterapkan pada sistem biologis, ia dapat digunakan lebih umum untuk menggambarkan segala bentuk sintesis kimia yang dihasilkan oleh gerakan termal acak reaktan. Sebaliknya, manipulasi mekanis molekul untuk mengontrol reaksi mereka disebut “mekanosintesis”. Baik kemosintesis dan mekanosintesis memiliki potensi untuk membangun senyawa kompleks, termasuk molekul baru dan molekul organik.
