[Originalmente una respuesta a “¿Por qué solo comemos cosas vivas? ¿Podemos usar alimentos no vivos para nuestra nutrición? ¿Podemos vivir una vida solo con la nutrición muerta?”]
Una de sus preguntas de seguimiento es “¿pueden otras formas de vida (no humanas o no animales) hacerlo?”
La respuesta es sí. Las plantas sintetizan compuestos orgánicos (complejos, basados en el carbono) a partir de compuestos inorgánicos no vivos en el aire. Obtienen su energía del sol (una fuente no viviente) mediante el uso de la energía de los fotones para reaccionar agua (H2O) y dióxido de carbono atmosférico (CO2) para formar azúcar (compuestos orgánicos de carbohidratos con alta energía almacenada) y desperdiciar O2. Esto se hace a través de varios pasos, y hay varias formas diferentes de fotosíntesis en uso, pero una buena generalización de la ecuación es:
6CO2 + 12H2O + luz -> C6H12O6 (glucosa) + 6O2 + 6H2O
Las plantas se llaman autótrofos (auto = self + troph = feed) porque crean su propio “alimento”. Puedes cultivar plantas en un simple baño hidropónico de minerales disueltos.
Las plantas tienen una gran variedad de procesos metabólicos para convertir los compuestos orgánicos en diferentes formas, y se basan en muchos minerales inorgánicos como bloques de construcción para estos procesos.
El planeta ha estado cubierto por la vida de plantas fotosintéticas durante millones de años y durante este tiempo las plantas han capturado grandes cantidades de energía, concentrándola en enlaces químicos en los propios tejidos de las plantas y creando otros compuestos orgánicos.
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Por ejemplo, el artículo (bastante técnico) de Wikipedia sobre la fotosíntesis dice:
Hoy en día, la tasa promedio de captura de energía por fotosíntesis a nivel mundial es de aproximadamente 130 teravatios, que es aproximadamente seis veces mayor que el consumo de energía actual de la civilización humana.
Eso es mucha energía, y este proceso ha estado sucediendo durante millones de años. La pequeña proporción de esa energía que queda atrapada en los depósitos subterráneos forma toda la energía de combustibles fósiles de la que dependemos en la actualidad.
Todas las acciones de una planta (p. Ej. Crecimiento) y procesos metabólicos (por ejemplo, otros compuestos orgánicos necesarios) se alimentan de energía liberada cuando los enlaces de almacenamiento de energía en carbohidratos formados durante la fotosíntesis se rompen durante la respiración de la reacción química, que es básicamente fotosíntesis en reversa .
C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O -> Energía + 6CO2 + 12 H2O
Al concentrar la energía y crear diversos compuestos orgánicos, las plantas han creado una oportunidad fácil para otro tipo de seres vivos: “consumidores de primer orden” o herbívoros. Obtienen (casi) todos sus nutrientes de comer plantas. Beben agua y respiran oxígeno para alimentar su propia respiración, liberando la energía almacenada en su glucosa saqueada para usar en sus propios procesos metabólicos.
Los consumidores de segundo orden comen herbívoros. Los consumidores de tercer orden comen consumidores de segundo orden. Una vez más, en todos estos casos están absorbiendo la energía química almacenada que originalmente fue capturada por las plantas, junto con todos los demás compuestos concentrados complejos a base de carbono (compuestos orgánicos) que no hubieran sido posibles sin las plantas.
Todos los consumidores se denominan heterótrofos (hetero = otro / diferente + troph = alimento), es decir, aquellos que obtienen sus alimentos / nutrientes de otro, a diferencia de los autótrofos.
Es importante tener en cuenta que todos estos seres vivos dependen de minerales inorgánicos. El calcio se usa en los huesos y también inunda las células musculares rítmicamente como parte del proceso que impulsa la flexión muscular. Las sales de sodio y potasio se usan en las células y regulan los flujos de entrada y salida de las células. La molécula de clorofila que es crítica para la captura de energía durante la fotosíntesis se centra en un átomo de magnesio (inorgánico), que da a las plantas su color verde. La molécula de hemoglobina muy similar se centra en un átomo de hierro, dando a la sangre su color rojo. Y así.
Podemos tomar muchos de estos minerales inorgánicos a través de iones minerales en agua, sal marina, etc., así como también devorando la carne de plantas y animales que ya los han concentrado en proporciones más apropiadas.
A pesar de tener muchos procesos metabólicos complejos, existen muchos químicos orgánicos vitales que simplemente no podemos producir nosotros mismos y, por lo tanto, tenemos que absorber de nuestro entorno (convencionalmente al comer otros seres vivos). Lo más importante es que los animales en estado natural deben consumir seres vivos para obtener energía. No podemos capturar la energía de forma orgánica.
Entonces, en respuesta a su pregunta principal: Sí, sería posible fabricar nutrientes a partir de minerales excavados en el suelo, agua de los océanos, carbono de CO2 en el aire, etc. Podríamos sintetizar carbohidratos en laboratorios. Pero todo esto requeriría enormes aportes de energía. Si obtuviéramos la energía de los combustibles fósiles, estaríamos consumiendo energía que originalmente había sido capturada por las plantas. Podríamos capturar energía solar directamente usando paneles solares o indirectamente usando energía eólica. Esto tomaría mucha superficie. Realmente mucho Por el momento, no creo que la tecnología para crear una dieta completa y equilibrada para adultos a partir de fuentes puramente inorgánicas sea madura. Pero si lo desarrollamos, teóricamente podríamos vivir sin consumir seres vivos.
Pero en cierto sentido, ya estamos utilizando matrices solares y fábricas de productos químicos para generar todos nuestros alimentos y nutrientes. Los campos de trigo, maíz, canola, patatas y otras plantas alimenticias de los que dependemos son paneles solares que capturan energía para nosotros, y plantas químicas que fabrican compuestos orgánicos y minerales de fijación. También dependemos de los animales como instalaciones de posprocesamiento para desarrollar y concentrar aún más algunos de los químicos en los que dependemos (como los aminoácidos esenciales). La única razón por la que tendríamos que reemplazarlos sería si viajáramos a un planeta muerto, y sería más fácil simplemente traer el ecosistema con nosotros.
Nota al pie: La fotosíntesis no es la única forma en que los seres vivos capturan energía y generan químicos orgánicos a partir de fuentes puramente inorgánicas. http://en.wikipedia.org/wiki/Che… Chemoautotrophs son bacterias (como las cianobacterias) que obtienen energía a través de reacciones químicas utilizando productos químicos inorgánicos en su entorno. Construyen todos sus productos químicos orgánicos a partir de sustancias químicas inorgánicas en su entorno y se encuentran típicamente en los respiraderos térmicos, que pueden estar tan profundos en el fondo del océano que no hay luz suficiente para la fotosíntesis. La primera vida, y por lo tanto nuestros primeros ancestros, puede haber sido un quimioautótrofo en un respiradero térmico.
[Editar] También preguntaste:
1. ¿Podemos sobrevivir (prosperar?) Mientras comemos solo: 1b. ¿Materia / moléculas que no contienen carbono (es decir, químicamente inorgánicas)?
No. Casi todos los químicos en nuestro cuerpo son una molécula orgánica a base de carbono, incluso nuestro ADN. No hay forma de que podamos vivir sin tomar compuestos orgánicos, simplemente no tenemos el metabolismo. Y sin carbono, incluso las plantas no pueden metabolizar.
Dependiendo de por qué hace esta pregunta, puede ser interesante para usted que el carbono tenga propiedades que lo hagan particularmente adecuado para el tipo de compuestos de los que depende la vida. Tiene una valencia de cuatro (lo que significa muchos enlaces a otros átomos, lo que permite cadenas complejas). Forma compuestos más estables que otros posibles candidatos como el azufre, por lo que es más duradero. Algunas de estas propiedades pueden cambiar a diferentes temperaturas y presiones, pero mi química no es lo suficientemente buena para decir si la vida podría formarse a partir de formas que no sean carbono.