Chemosynthese

Chemosynthese, auch Chemolithotrophie, (griechisch lithos: Stein; trophe: Ernährung), zentraler Prozess im Stoffwechsel einiger Bakterien, die ihre Energie aus anorganischen Substanzen gewinnen.

Chemosynthese ist wie die Photosynthese der Pflanzen eine autotrophe Ernährungsweise. Chemolithotrophe Organismen benötigen zur Energiegewinnung keine organischen Verbindungen und bilden daher zusammen mit Pflanzen und Cyanobakterien die unterste Stufe der Nahrungsnetze. Im Gegensatz zu den Photosynthese betreibenden Organismen nutzen Bakterien bei der Chemosynthese nicht die Energie des Lichtes, um aus Kohlendioxid organische Verbindungen zu erzeugen. Sie gewinnen Energie durch chemische Oxidation oder Reduktion von Substanzen (siehe Redoxsysteme), meist von Ionen aus anorganischen Salzen.

Chemosynthese betreibende Bakterien spielen im Stickstoffkreislauf eine große Rolle: Im Boden lebende, so genannte nitrifizierende Bakterien (z. B. Nitrosomonas) etwa wandeln Ammonium aus Ammoniumverbindungen zu Nitrit um, das wiederum von anderen Bakterien (z. B. Nitrobacter) zu Nitrat oxidiert wird. Mangan oxidierende Bakterien nutzen das elektrochemische Potential zwischen Eisen(II)- und Eisen(III)-Ionen zur Energiegewinnung; auf ähnliche Weise gewinnen auch Eisenbakterien ihre Energie. Die Chemosynthese einiger Bakterien läuft unter anaeroben Bedingungen ab: An Schwarzen Rauchern in der Tiefsee z. B. bauen Schwefelbakterien Schwefelwasserstoff ab; auch die im Sediment flacherer Gewässer lebende Thiomargarita – das größte Bakterium der Welt – gehört zu dieser Gruppe. Die zu den Archaea zählenden, Methan bildenden Bakterien kommen außer in der Tiefsee auch in Mooren, Sümpfen, im Sediment von Süßwasserseen und im Verdauungstrakt von Wiederkäuern vor. Sie spielen bei der Abwasserreinigung und anderen biologischen Abbauprozessen eine wichtige Rolle.

Mit Chemosynthese werden auch Syntheseprozesse bezeichnet, die nicht in lebenden Zellen unter Mitwirkung von Enzymen oder Nucleinsäuren (als Biosynthese zusammengefasst), sondern im Labor ohne Verwendung von Zellen oder deren Bestandteilen ablaufen.