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¿Puede algún animal realizar la fotosíntesis?


Las plantas y los animales tienen las siguientes propiedades distintas:

  • Las plantas viven de la energía solar mediante la fotosíntesis, utilizan la energía solar para producir azúcar y oxígeno a partir del dióxido de carbono, que les da energía. Los animales viven de las plantas de azúcar y oxígeno creadas y producen dióxido de carbono para su energía.
  • Los animales pueden moverse por el planeta mientras las plantas están atadas al suelo.

Claramente, los animales tienen más dificultades para sobrevivir sin plantas a su alcance que las plantas sin que los animales se acerquen. Esto es lógico porque la energía solar siempre está ahí, mientras que las plantas no.

Entonces mi pregunta es: ¿Hay animales que puedan realizar la fotosíntesis? Es obvio que un animal con una majestuosidad similar a una planta no sería beneficioso, ya que depende de comer otras plantas para obtener su energía y es posible que no siempre haya plantas al alcance de su lugar.

Pero los animales que utilizan el sol y el dióxido de carbono para producir energía no suena tan estúpido.

  • Los animales nocturnos también pueden acumular energía mientras duermen.
  • Mucho más fácil que las plantas, los animales podrían asegurarse de que nada bloquee su luz solar.
  • Muchos animales pasan por períodos de hambre porque la comida es escasa, para algunos de ellos este período se combina con altos niveles de luz solar. (la estación seca, por ejemplo) (EDITAR: Esto es solo una idea, por supuesto que la fotosíntesis requiere agua, que está ausente en el estación seca. Pero aún así, en un período cálido con suficiente agua, a veces hay demasiados animales para alimentar de la vegetación disponible).

Algunas cosas que ya tomé en consideración:

  • Sé que las plantas, debido a que son pequeñas en masa (en comparación con el área con la que pueden recolectar la luz solar) y estáticas, no necesitan tanta energía como los animales. ¿Es esta la razón principal?
  • Yo sé que p. Ej. los reptiles, pero de hecho todos los animales de sangre fría, ya utilizan la energía del sol. Pero solo usan el calor del sol para calentar sus cuerpos, no realizan la fotosíntesis.

Hay 5 respuestas, todas "sí" (aunque la primera es discutible).

  1. Primero: existe al menos uno animal que puede producir su propia clorofila:

    Una babosa de mar verde parece ser en parte animal y en parte vegetal. Es la primera criatura descubierta para producir el pigmento vegetal clorofila.

    Las babosas marinas viven en marismas saladas en Nueva Inglaterra y Canadá. Además de robar los genes necesarios para producir el pigmento verde clorofila, las babosas también roban pequeñas partes celulares llamadas cloroplastos, que utilizan para realizar la fotosíntesis. Los cloroplastos utilizan la clorofila para convertir la luz solar en energía, tal como lo hacen las plantas, eliminando la necesidad de ingerir alimentos para obtener energía.

    La babosa en el artículo parece ser Elysia chlorotica.

    Elysia chlorotica es una de las "babosas marinas alimentadas por energía solar", que utiliza energía solar a través de los cloroplastos de su alimento de algas. Vive en una relación endosimbiótica subcelular con los cloroplastos del alga heterokont marina Vaucheria litorea.

    ACTUALIZAR: Según el comentario de @ Teige, este hallazgo es algo discutible.


  2. En segundo lugar, los animales no necesitan producir su propia clorofila, sino que hospedan simbióticamente organismos que usan Photosynthetis, p. Ej. algas y cianobacterias. Este enfoque se llama Simbiosis fotosintéticas.

    En general, 27 (49%) de los 55 grupos eucariotas identificados por Baldauf (2003) tienen representantes que poseen simbiontes fotosintéticos o sus derivados, los plástidos. Estos incluyen los tres grupos principales de eucariotas multicelulares: las plantas, que son derivados de la simbiosis más antigua entre eucariotas y cianobacterias; los hongos, muchos de los cuales están liquenizados con algas o cianobacterias; y los animales. A nosotros, los autores, y probablemente a muchos lectores, nos enseñaron que los animales no realizan la fotosíntesis. Esta afirmación es verdadera en el sentido de que el linaje que dio origen a los animales no poseía plástidos, pero falsa en el sentido más amplio: muchos animales realizan la fotosíntesis mediante simbiosis con algas o cianobacterias.

    Tenga en cuenta que si bien la mayoría de los organismos conocidos por esto son hongos y algunos invertebrados raros (corales, almejas, medusas, esponjas, anémonas de mar), hay al menos un ejemplo de vertebrado como este: salamandra manchada (Ambystoma maculatum)


  3. Síntesis sin clorofila

    • Un estudio de 2010 realizado por investigadores de la Universidad de Tel Aviv descubrió que el avispón oriental (Vespa orientalis) convierte la luz solar en energía eléctrica utilizando un pigmento llamado xantopterina. Esta es la primera evidencia científica de un miembro del reino animal involucrado en la fotosíntesis, según Wikipedia.

    • Otro descubrimiento de 2010 es posiblemente una segunda evidencia:

      La investigadora bióloga de la Universidad de Arizona Nancy Moran y Tyler Jarvik descubrieron que los pulgones de los guisantes pueden producir sus propios carotenoides, como una planta. “Lo que sucedió es que un gen de un hongo entró en un pulgón y fue copiado”, dijo Moran en un comunicado de prensa.

      Su artículo de investigación es http://www.sciencemag.org/content/328/5978/624, y no lo consideraron concluyente:

      El equipo advierte que se necesitarán más investigaciones antes de que podamos estar seguros de que los pulgones realmente tienen habilidades similares a la fotosíntesis.


  4. Tercero, dependiendo de cómo entiendas Fotosíntesis, Puede incluir otras reacciones químicas que conviertan la energía de la luz solar..

    Si la respuesta es "reacción habitual de 6H2O + 6CO2 ----------> C6H12O6 + 6O2 realizada a través de la clorofila", consulte las respuestas n. ° 1 y n. ° 2.

    Pero si simplemente traduce literalmente el término (sintetizar nuevas moléculas usando la luz), entonces TAMBIÉN puede incluir el proceso de generación de vitamina D a partir de la exposición a la luz solar que los humanos hacen gracias al colesterol (enlace)


  5. Respuesta no biológica.

Como beneficio adicional, Ophiocordyceps sinensis se conoce como mitad planta mitad animal (no muy científicamente en mi humilde opinión). Pero no realiza la fotosíntesis.


Estaba listo para responder otra pregunta que ahora se ha marcado como un duplicado de esta. Mi respuesta agrega nueva información relevante a la respuesta aceptada aquí, así que he decidido publicarla aquí ...

Un candidato de larga data para algo que se acerca a esta idea es la babosa de mar verde. Elysia chlorotica que utiliza cloroplastos derivados del alga Vaucheria litorea. Varias pruebas han indicado que la longevidad de estos cloroplastos en las células del tracto digestivo de la babosa marina se explica por la presencia de genes de algas que se han transferido al genoma de los moluscos. Sin embargo, el análisis más reciente del ADN de la línea germinal en la babosa marina no ha revelado evidencia de tal transferencia horizontal de genes. Parece que toda la evidencia de genes de algas y expresión de genes de algas en la babosa marina debe ahora explicarse en términos de ADN de algas adquirido somáticamente.

Bhattacharya et al. (2013) El análisis del genoma del ADN de huevo de Elysia chlorotica no proporciona evidencia de transferencia horizontal de genes a la línea germinal de este molusco cleptoplástico. Mol. Biol. Evol. epub antes de imprimir


La babosa de mar verde es en parte animal, en parte planta

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SEATTLE - Es fácil ser verde para una babosa de mar que ha robado suficientes genes para convertirse en el primer animal que se ha demostrado que produce clorofila como una planta.

Con forma de hoja misma, la babosa Elysia chlorotica ya tiene fama de secuestrar los orgánulos fotosintetizadores y algunos genes de las algas. Ahora resulta que la babosa ha adquirido suficientes bienes robados para hacer que toda una vía de producción de químicos vegetales funcione dentro del cuerpo de un animal, dice Sidney K. Pierce de la Universidad del Sur de Florida en Tampa.

Las babosas pueden fabricar la forma más común de clorofila, el pigmento verde en las plantas que captura la energía de la luz solar, informó Pierce el 7 de enero en la reunión anual de la Sociedad de Biología Integrativa y Comparativa. Pierce usó un trazador radiactivo para mostrar que las babosas estaban produciendo el pigmento, llamado clorofila a, por sí mismas y no simplemente confiando en las reservas de clorofila robadas de las algas en las que comen las babosas.

"Esto podría ser una fusión de una planta y un animal, eso es genial", dijo el zoólogo de invertebrados John Zardus de The Citadel en Charleston, Carolina del Sur.

Los microbios intercambian genes fácilmente, pero Zardus dijo que no podía pensar en otro ejemplo natural de genes que fluyan entre reinos multicelulares.

Pierce enfatizó que esta babosa verde va mucho más allá de los animales como los corales que albergan microbios vivos que comparten las bondades de su fotosíntesis. La mayoría de esos hospedadores esconden las células compañeras enteras en grietas o bolsillos entre las células hospedadoras. La babosa de Pierce, sin embargo, toma solo partes de las células, los pequeños orgánulos fotosintéticos verdes llamados cloroplastos, de las algas que come. La red intestinal altamente ramificada de la babosa envuelve estos bits robados y los mantiene dentro de las células de la babosa.

Algunas babosas relacionadas también engullen los cloroplastos, pero E. chlorotica por sí solo conserva los orgánulos en buen estado de funcionamiento durante toda la vida útil de las babosas de casi un año. La babosa succiona fácilmente las entrañas de los filamentos de algas siempre que están disponibles, pero con buena luz, no son esenciales las comidas múltiples. Los científicos han demostrado que una vez que una babosa joven ha sorbido su primera harina de cloroplasto de una de sus pocas especies favoritas de algas Vaucheria, la babosa no tiene que volver a comer por el resto de su vida. Todo lo que tiene que hacer es tomar el sol.

Pero los cloroplastos necesitan un suministro continuo de clorofila y otros compuestos que se consumen durante la fotosíntesis. De vuelta en sus células de algas nativas, los cloroplastos dependían de los núcleos de las células de las algas para obtener suministros frescos. Para funcionar durante tanto tiempo en el exilio, "los cloroplastos podrían haberse llevado un go-cup cuando dejaron las algas", dijo Pierce.

Sin embargo, ha habido indicios anteriores de que los cloroplastos de la babosa no funcionan únicamente con los suministros almacenados. A partir de 2007, Pierce y sus colegas, así como otro equipo, encontraron varios genes relacionados con la fotosíntesis en las babosas aparentemente extraídos directamente de las algas. Incluso las babosas marinas sin eclosionar, que nunca han encontrado algas, portan genes fotosintéticos de “algas”.

En la reunión, Pierce describió el hallazgo de más genes de algas prestados en el genoma de las babosas para las enzimas en una vía de síntesis de clorofila. El ensamblaje del compuesto completo requiere unas 16 enzimas y la cooperación de múltiples componentes celulares. Para ver si la babosa realmente podía producir nueva clorofila a para reabastecer los cloroplastos, Pierce y sus colegas recurrieron a las babosas que no se habían alimentado durante al menos cinco meses y habían dejado de liberar desechos digestivos. Las babosas todavía contenían cloroplastos extraídos de las algas, pero cualquier otra parte de las esteras de algas peludas debería haber sido digerida durante mucho tiempo, dijo.

Después de darles a las babosas un aminoácido marcado con carbono radiactivo, Pierce y sus colegas identificaron un producto radiactivo como clorofila a. El compuesto marcado radiactivamente apareció después de una sesión de babosas tomando el sol, pero no después de dejar que las babosas se sientan en la oscuridad. Está previsto que aparezca en la revista un artículo con detalles del trabajo. Simbiosis.

A Zardus, quien dice que trata de mantener un escepticismo saludable como cuestión de principios, le gustaría saber más sobre cómo el equipo controló la contaminación por algas. Sin embargo, las posibilidades de la fotosíntesis prestada son intrigantes, dice. La mezcla de genomas de algas y animales ciertamente podría complicar el rastreo de la historia evolutiva. En el árbol de la vida, dijo, la babosa de mar verde "aumenta la posibilidad de que las puntas de las ramas se toquen".

"Extraño", dijo Gary Martin, biólogo de crustáceos en Occidental College en Los Ángeles. "Los pasos en la evolución pueden ser más creativos de lo que jamás imaginé".


8.1 Descripción general de la fotosíntesis

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar la importancia de la fotosíntesis para otros organismos vivos.
  • Describir las principales estructuras involucradas en la fotosíntesis.
  • Identificar los sustratos y productos de la fotosíntesis.

La fotosíntesis es esencial para toda la vida en la tierra, tanto las plantas como los animales dependen de ella. Es el único proceso biológico que puede capturar la energía que se origina en la luz solar y convertirla en compuestos químicos (carbohidratos) que todo organismo usa para impulsar su metabolismo. También es una fuente de oxígeno necesaria para muchos organismos vivos. En resumen, la energía de la luz solar se “captura” para energizar los electrones, cuya energía luego se almacena en los enlaces covalentes de las moléculas de azúcar. ¿Qué tan duraderos y estables son esos enlaces covalentes? La energía extraída hoy por la quema de carbón y productos del petróleo representa la energía de la luz solar capturada y almacenada por la fotosíntesis hace 350 a 200 millones de años durante el Período Carbonífero.

Las plantas, las algas y un grupo de bacterias llamadas cianobacterias son los únicos organismos capaces de realizar la fotosíntesis (Figura 8.2). Debido a que utilizan la luz para fabricar su propia comida, se les llama fotoautótrofos (literalmente, "auto-alimentadores que utilizan la luz"). Otros organismos, como los animales, los hongos y la mayoría de las otras bacterias, se denominan heterótrofos ("otros alimentadores"), porque deben depender de los azúcares producidos por los organismos fotosintéticos para sus necesidades energéticas. Un tercer grupo de bacterias muy interesante sintetiza azúcares, no utilizando la energía de la luz solar, sino extrayendo energía de compuestos químicos inorgánicos. Por esta razón, se les conoce como quimioautótrofos.

La importancia de la fotosíntesis no es solo que puede capturar la energía de la luz solar. Después de todo, un lagarto que toma el sol en un día frío puede usar la energía del sol para calentarse en un proceso llamado termorregulación del comportamiento. Por el contrario, la fotosíntesis es vital porque evolucionó como una forma de almacenar la energía de la radiación solar (la parte “foto-”) en energía en los enlaces carbono-carbono de las moléculas de carbohidratos (la parte “-síntesis”). Esos carbohidratos son la fuente de energía que utilizan los heterótrofos para impulsar la síntesis de ATP a través de la respiración. Por lo tanto, la fotosíntesis alimenta el 99 por ciento de los ecosistemas de la Tierra. Cuando un depredador superior, como un lobo, se alimenta de un ciervo (Figura 8.3), el lobo se encuentra al final de un camino de energía que iba desde las reacciones nucleares en la superficie del sol hasta la luz visible, la fotosíntesis y la vegetación. , al ciervo, y finalmente al lobo.

Estructuras principales y resumen de la fotosíntesis

La fotosíntesis es un proceso de varios pasos que requiere longitudes de onda específicas de luz solar visible, dióxido de carbono (que es de baja energía) y agua como sustratos (Figura 8.4). Una vez que se completa el proceso, libera oxígeno y produce gliceraldehído-3-fosfato (G3P), así como moléculas de carbohidratos simples (de alto contenido energético) que luego se pueden convertir en glucosa, sacarosa o cualquiera de las docenas de otras moléculas de azúcar. Estas moléculas de azúcar contienen energía y el carbono energizado que todos los seres vivos necesitan para sobrevivir.

La siguiente es la ecuación química para la fotosíntesis (Figura 8.5):

Aunque la ecuación parece simple, los muchos pasos que tienen lugar durante la fotosíntesis son en realidad bastante complejos. Antes de conocer los detalles de cómo los fotoautótrofos convierten la luz solar en alimento, es importante familiarizarse con las estructuras involucradas.

Estructuras fotosintéticas básicas

En las plantas, la fotosíntesis generalmente tiene lugar en las hojas, que constan de varias capas de células. El proceso de fotosíntesis ocurre en una capa intermedia llamada mesófilo. El intercambio gaseoso de dióxido de carbono y oxígeno se produce a través de pequeñas aberturas reguladas llamadas estomas (singular: estoma), que también desempeñan un papel en la regulación del intercambio gaseoso y el equilibrio hídrico. Los estomas generalmente se encuentran en la parte inferior de la hoja, lo que ayuda a minimizar la pérdida de agua debido a las altas temperaturas en la superficie superior de la hoja. Cada estoma está flanqueado por células de protección que regulan la apertura y el cierre de los estomas al hincharse o encogerse en respuesta a cambios osmóticos.

En todos los eucariotas autótrofos, la fotosíntesis tiene lugar dentro de un orgánulo llamado cloroplasto. Para las plantas, las células que contienen cloroplasto existen principalmente en el mesófilo. Los cloroplastos tienen una envoltura de doble membrana (compuesta por una membrana externa y una interna) y se derivan ancestralmente de antiguas cianobacterias de vida libre. Dentro del cloroplasto hay estructuras apiladas en forma de disco llamadas tilacoides. Incrustada en la membrana tilacoide se encuentra la clorofila, un pigmento (molécula que absorbe la luz) responsable de la interacción inicial entre la luz y el material vegetal, y numerosas proteínas que componen la cadena de transporte de electrones. La membrana tilacoide encierra un espacio interno llamado luz tilacoide. Como se muestra en la Figura 8.6, una pila de tilacoides se llama granum, y el espacio lleno de líquido que rodea el granum se llama estroma o "lecho" (no debe confundirse con estoma o "boca", una abertura en la epidermis de la hoja). .

Conexión visual

En un día caluroso y seco, las células protectoras de las plantas cierran sus estomas para conservar agua. ¿Qué impacto tendrá esto en la fotosíntesis?

Las dos partes de la fotosíntesis

La fotosíntesis tiene lugar en dos etapas secuenciales: las reacciones dependientes de la luz y las reacciones independientes de la luz. En las reacciones dependientes de la luz, la clorofila absorbe la energía de la luz solar y esa energía se convierte en energía química almacenada. En las reacciones independientes de la luz, la energía química recolectada durante las reacciones dependientes de la luz impulsa el ensamblaje de moléculas de azúcar a partir de dióxido de carbono. Por lo tanto, aunque las reacciones independientes de la luz no utilizan la luz como reactivo, requieren los productos de las reacciones dependientes de la luz para funcionar. Además, sin embargo, varias enzimas de las reacciones independientes de la luz son activadas por la luz. Las reacciones dependientes de la luz utilizan ciertas moléculas para almacenar temporalmente la energía: se las conoce como portadores de energía. Los portadores de energía que mueven la energía de reacciones dependientes de la luz a reacciones independientes de la luz pueden considerarse "llenos" porque son ricos en energía. Después de que se libera la energía, los portadores de energía "vacíos" regresan a la reacción dependiente de la luz para obtener más energía. La figura 8.7 ilustra los componentes dentro del cloroplasto donde tienen lugar las reacciones dependientes e independientes de la luz.

Enlace al aprendizaje

Haga clic en el enlace para obtener más información sobre la fotosíntesis.

Conexión diaria

Fotosíntesis en la tienda de comestibles

Las principales tiendas de comestibles de los Estados Unidos están organizadas en departamentos, como lácteos, carnes, frutas y verduras, pan, cereales, etc. Cada pasillo (Figura 8.8) contiene cientos, si no miles, de productos diferentes para que los clientes los compren y consuman.

Aunque existe una gran variedad, en última instancia, cada elemento puede vincularse a la fotosíntesis. Vínculo de carnes y lácteos, porque los animales fueron alimentados con alimentos de origen vegetal. Los panes, cereales y pastas provienen en gran parte de granos con almidón, que son las semillas de plantas dependientes de la fotosíntesis. ¿Qué pasa con los postres y las bebidas? Todos estos productos contienen azúcar; la sacarosa es un producto vegetal, un disacárido, una molécula de carbohidrato, que se construye directamente a partir de la fotosíntesis. Además, muchos artículos se derivan menos obviamente de plantas: por ejemplo, los artículos de papel son generalmente productos vegetales, y muchos plásticos (abundantes como productos y envases) se derivan de "algas" (organismos unicelulares similares a plantas y cianobacterias). Prácticamente todas las especias y aromatizantes en el pasillo de las especias fueron producidos por una planta en forma de hoja, raíz, corteza, flor, fruto o tallo. En última instancia, la fotosíntesis se conecta con cada comida y cada alimento que consume una persona.

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    • Autores: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Editor / sitio web: OpenStax
    • Título del libro: Biología 2e
    • Fecha de publicación: 28 de marzo de 2018
    • Ubicación: Houston, Texas
    • URL del libro: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • URL de la sección: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis

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    Hay un animal que parece sobrevivir sin oxígeno.

    En 2010, parecía que los libros de texto de biología tendrían que ser reescritos. En el fondo del mar Mediterráneo, en uno de los entornos más extremos de la Tierra, un equipo de investigación encontró evidencia de un animal capaz de vivir toda su vida sin oxígeno.

    Ninguno de los otros millones de especies animales conocidas puede hacer eso. A menudo se supone que el oxígeno, de alguna forma, es vital para la vida animal. Sin embargo, la existencia de estas criaturas parecía hacer un agujero en esta teoría, con implicaciones de gran alcance para nuestra comprensión de la vida en la Tierra.

    Los diminutos animales mediterráneos pertenecen a un grupo llamado loricíferos y ndash, un grupo de animales tan inusual que no se descubrió hasta la década de 1980.

    Debido a que el lodo en el fondo de la cuenca de L'Atalante está completamente desprovisto de oxígeno, el equipo no esperaba encontrar "formas de vida superiores".

    Los loricíferos son aproximadamente del tamaño de una ameba grande. Viven en sedimentos fangosos en el fondo de los mares. Pero supuestamente, ese lodo debería contener algo de oxígeno para permitir que los animales respiren. El barro de la cuenca de L'Atalante en el fondo del Mediterráneo no lo hace.

    Durante un período de una década, Roberto Danovaro de la Universidad Politécnica de Marche, Italia, y sus colegas navegaron las profundidades de la cuenca de L'Atalante. Se encuentra a 3,5 km bajo la superficie, a unos 200 km (124 millas) de la costa occidental de Creta. La parte interior de la cuenca está completamente desprovista de oxígeno, porque los depósitos de sal antiguos enterrados debajo del lecho marino se han disuelto en el océano, lo que hace que el agua se vuelva más salada y densa.

    El agua densa no se mezcla con el agua de mar normal rica en oxígeno de arriba y queda atrapada en los valles del fondo marino. El agua libre de oxígeno ha estado en su lugar durante más de 50.000 años.

    Debido a que el lodo en el fondo de la cuenca de L'Atalante está completamente desprovisto de oxígeno, el equipo no esperaba encontrar "formas de vida superiores", lo que básicamente significa animales y ndash viviendo allí. Pero, de hecho, encontraron tres nuevas especies de loricíferos, aparentemente prosperando en el barro.

    No son solo los niveles cero de oxígeno con los que deben lidiar las criaturas. Los loricíferos están rodeados de sulfuros venenosos y viven en un agua tan salada que las células normales se convertirían en cáscaras secas.

    Tardamos 10 años en confirmar mediante experimentos que los animales realmente vivían sin oxígeno.

    "Cuando los vimos por primera vez no podíamos creerlo", dice Danovaro. "Antes de este estudio, sólo se habían encontrado dos especímenes [de loricíferos] en el Mediterráneo profundo. ¡Había más organismos en 10 centímetros cuadrados de cuenca anóxica que en el resto del mar Mediterráneo juntos!"

    Pero la mayor sorpresa de todas fue el hecho de que los diminutos animales parecían sobrevivir sin nada de oxígeno.

    “Sabíamos que algunos animales, como los nematodos parásitos del gusano plano, pueden pasar parte de su vida sin oxígeno, viviendo en el intestino”, dice Danovaro. "Sin embargo, no pasan todo su ciclo de vida de esta manera. Nuestro descubrimiento desafió todos los pensamientos y suposiciones anteriores sobre el metabolismo de los animales".

    Él dice que esto hizo que su descubrimiento fuera difícil de creer para otros científicos. "De hecho, al principio no nos lo creíamos. Tardamos 10 años en confirmar mediante experimentos que los animales realmente vivían sin oxígeno".

    Esos experimentos fueron difíciles de realizar. Los científicos no pudieron sacar a los animales vivos a la superficie, porque el viaje los mataría instantáneamente. Lo que pudieron hacer fue probar los diminutos animales en busca de signos de vida en el lecho marino.

    Demostraron que las moléculas fluorescentes que solo son absorbidas por las células vivas se incorporaron a los cuerpos de los loricíferos. También usaron una mancha que reacciona solo a la presencia de enzimas activas. La mancha reaccionó con loricíferos de la cuenca, pero no con los restos obviamente muertos de otros animales microscópicos encontrados en l'Atalante.

    Cuanto más se acercaban las muestras de los investigadores a la cuenca anóxica de agua, menos loricíferos vivos encontraban.

    Además, algunos de los loricíferos parecían tener huevos en sus cuerpos, lo que sugiere que se estaban reproduciendo. Otros loricíferos fueron encontrados en el proceso de mudar su caparazón, una indicación más de que estaban vivos.

    Finalmente, los loricíferos en l'Atalante estaban completamente intactos y en absoluto descompuestos, a diferencia de otros animales microscópicos que los investigadores encontraron en el ambiente salado y sin oxígeno.

    Después de este cuidadoso trabajo, Danovaro y sus colegas hicieron públicos sus hallazgos: los loricíferos vivían, de hecho, en un entorno completamente desprovisto de oxígeno. Su artículo de 2010, publicado en la revista Biología BMC, fue una sensación científica.

    Aun así, algunos otros investigadores no están convencidos. Un segundo equipo visitó el Mediterráneo en 2011 para examinar por sí mismos a los loricíferos y su inusual entorno. Sus hallazgos, que se publicaron a fines de 2015, desafían la idea de que los loricíferos realmente viven sin oxígeno.

    Joan Bernhard de la Institución Oceanográfica Woods Hole en Massachusetts dirigió este segundo equipo. Ella y sus colegas recolectaron muestras de lodo y agua justo encima de las piscinas anóxicas de L'Atalante. Debido a dificultades técnicas, las piscinas eran demasiado densas para que su vehículo operado por control remoto pudiera penetrar.

    Si los pequeños animales realmente estuvieran muertos y habitados por bacterias, esto habría sido obvio.

    El equipo encontró la misma especie de loricíferos descubiertos por Danovaro. Pero estos loricíferos vivían en ambientes con niveles normales de oxígeno y en las capas superiores del sedimento por encima de las piscinas anóxicas, que tenían bajos niveles de oxígeno.

    Cuanto más se acercaban las muestras de los investigadores a la cuenca de agua anóxica, menos loricíferos vivos encontraban.

    Bernhard sostiene que es extremadamente improbable que los loricíferos estén adaptados para vivir tanto en áreas totalmente sin oxígeno y con alto contenido de sal, como también en ambientes con abundante oxígeno y niveles normales de sal.

    En cambio, su equipo argumenta que los cadáveres de los loricíferos muertos podrían haber flotado hacia los sedimentos fangosos de la cuenca de L'Atalante, donde estaban habitados por bacterias "arrebatadoras de cadáveres". Se sabe que muchas especies de bacterias pueden vivir sin oxígeno, y podrían haber incorporado los biomarcadores en los cuerpos de los loricíferos, engañando potencialmente a Danovaro y sus colegas haciéndoles creer que los loricíferos estaban vivos.

    Sin embargo, en junio de 2016 Danovaro y su equipo volvieron luchando contra este escenario alternativo. Dicen que, debido a que el equipo de Bernhard no recolectó muestras de lodo de las áreas de la cuenca que están permanentemente sin oxígeno, no pueden estar seguros de que los loricíferos no vivan allí.

    Todas las formas de vida de la Tierra deben generar energía si quieren comer, reproducirse, crecer y moverse.

    El equipo de Danovaro también señala que, si los pequeños animales realmente estuvieran muertos y habitados por bacterias, esto habría sido obvio cuando los loricíferos fueron examinados bajo un microscopio. Pero, de hecho, los loricíferos no mostraron signos de estar descompuestos por microbios. Además, no se vieron bacterias viviendo dentro de los loricíferos, y un tinte utilizado para teñir el tejido vivo tiñó todas las partes del cuerpo de los loricíferos, no solo las partes donde las bacterias probablemente colonizarían un animal muerto.

    Finalmente, dicen que las gruesas capas de antiguos depósitos de lodo respaldan aún más su argumento.

    "Pudimos demostrar que estos animales estaban presentes en diferentes capas dentro del lodo", dice Danovaro. "Algunas de las capas tienen varios miles de años, por lo que, si estos animales simplemente estuvieran muertos y preservados, es un poco increíble que los animales en el barro de 3.000 años se mantengan tan bien como los que se encuentran en la superficie. Lo más probable es que La explicación es que los animales pueden penetrar en los sedimentos, nadar y empujar para descender ".

    Pero, ¿por qué existe tanta controversia sobre si los animales pueden sobrevivir sin oxígeno de todos modos? Nadie duda de que las bacterias pueden sobrevivir sin oxígeno, por ejemplo. ¿Por qué parece tan improbable que los animales puedan hacerlo?

    Responder a esta pregunta requiere una explicación de por qué los animales como nosotros respiran oxígeno en primer lugar. Todas las formas de vida de la Tierra deben generar energía si quieren comer, reproducirse, crecer y moverse. Esa energía viene en forma de electrones, las mismas partículas cargadas negativamente que fluyen a través de los cables eléctricos y alimentan su computadora portátil.

    En la Tierra primordial, la atmósfera estaba cargada de una niebla tóxica de dióxido de carbono, metano y amoníaco.

    El desafío para toda la vida en la Tierra es el mismo, ya sea un virus, una bacteria o un elefante: tienes que encontrar tanto una fuente de electrones como un lugar donde descargarlos para completar el circuito.

    Los animales obtienen sus electrones del azúcar de los alimentos que ingieren. En una serie de reacciones químicas que ocurren dentro de las células animales, estos electrones se liberan y se unen al oxígeno. Ese flujo de electrones es lo que impulsa a los cuerpos animales.

    La atmósfera y los océanos de la Tierra están llenos de oxígeno, y la naturaleza reactiva del elemento significa que está "ansioso" por robar electrones. Para los animales, el oxígeno es una opción natural para un volcado de electrones.

    Sin embargo, el oxígeno no siempre fue tan abundante como ahora. En la Tierra primordial, la atmósfera estaba cargada de una niebla tóxica de dióxido de carbono, metano y amoníaco. Cuando la chispa de la vida se encendió por primera vez, había poco oxígeno alrededor. De hecho, los niveles de oxígeno en los océanos eran probablemente extremadamente bajos hasta hace unos 600 millones de años y casi al mismo tiempo que aparecieron los animales por primera vez.

    Esto significa que las formas de vida más antiguas y primitivas evolucionaron para usar otros elementos como sus descargas de electrones.

    Muchas de estas formas de vida y ndash como las bacterias y las arqueas y ndash todavía viven felices sin oxígeno en la actualidad. Prosperan en lugares de la Tierra que tienen poco oxígeno, por ejemplo, en bancos de lodo y cerca de respiraderos geotérmicos. En lugar de pasar electrones al oxígeno, algunas de estas criaturas pueden pasar sus electrones a metales como el hierro, lo que significa que efectivamente conducen la electricidad. Otros pueden "respirar" azufre o incluso hidrógeno.

    La teoría es que la evolución de la vida explotó cuando el oxígeno estuvo disponible en la atmósfera y el océano.

    Lo único que une a estas formas de vida libres de oxígeno es su simplicidad. Todos constan de una sola celda. Hasta el descubrimiento de los loricíferos en 2010, no se habían encontrado formas de vida multicelulares complejas que pudieran vivir completamente sin oxígeno. Pero, ¿por qué es eso?

    Según Danovaro, esto se deriva de dos puntos fundamentales. En primer lugar, respirar oxígeno es, de lejos, una mejor forma de generar energía. "La complejidad y la organización requieren oxígeno, porque es más eficiente para la producción de energía", dice.

    Cuando los niveles de oxígeno aumentaron, hace cientos de millones de años, fue como si se hubiera quitado un freno a las ambiciones de la evolución. Un grupo de formas de vida llamadas eucariotas & ndash que incluye animales & ndash se aprovechó, adaptándose para aprovechar la nueva sustancia en su metabolismo y volviéndose mucho más complejas como consecuencia.

    "La teoría es que la evolución de la vida se disparó cuando el oxígeno estuvo disponible en la atmósfera y el océano", dice Danovaro.

    Pero esto es sólo parte de la historia. Algunas especies de microbios también comenzaron a respirar oxígeno pero, a diferencia de los animales y algunos otros eucariotas, no se volvieron complejas. ¿Por qué no?

    Danovaro dice que la clave para comprender el misterio proviene de observar las mitocondrias, las diminutas estructuras dentro de las células eucariotas que actúan como la fuente de energía de la forma de vida. Dentro de estas mitocondrias, los nutrientes y el oxígeno se combinan para generar una sustancia llamada ATP, la moneda energética universal del cuerpo.

    No funcionaría si fueran del tamaño de un elefante

    Las mitocondrias se encuentran en casi todos los eucariotas. Pero las bacterias y las arqueas no portan mitocondrias, y esta es una diferencia clave.

    "Cuando las mitocondrias evolucionaron, hicieron que el proceso de producción de energía y ATP fuera mucho más eficiente, pero necesitaban oxígeno para hacer esto", dice Danovaro.

    En otras palabras, la vida animal surgió como consecuencia de dos puntos. Primero, los eucariotas habían ganado mitocondrias dentro de sus células. Luego, cuando los niveles de oxígeno aumentaron, estas mitocondrias permitieron que algunos de esos eucariotas ganaran complejidad y se convirtieran en animales.

    Entonces, ¿cómo es que los loricíferos pueden sobrevivir sin oxígeno cuando otros animales no pueden?

    "Son muy pequeños, del tamaño de una ameba grande", dice Danovaro. "El tamaño pequeño ayuda. No funcionaría si fueran del tamaño de un elefante. Como son pequeños, su requerimiento de energía es menor".

    Los loricíferos pueden diferir de otros animales en otro aspecto importante. Parece que carecen de las mitocondrias que usan oxígeno que se encuentran en todos los demás animales. En cambio, pueden portar estructuras relacionadas con las mitocondrias llamadas hidrogenosomas.

    Algunos animales y ndash como los loricíferos y ndash pueden haber resistido y vivido sin oxígeno, quedando pequeños como consecuencia

    Estos usan protones en lugar de oxígeno como su descarga de electrones. Los hidrogenosomas pueden incluso ser uno de los muchos tipos primitivos de mitocondrias, que evolucionaron en los primeros eucariotas para producir energía antes de que aumentaran los niveles de oxígeno atmosférico.

    "Creo que el ancestro común eucariota era un anaerobio facultativo que podía vivir con o sin oxígeno, al igual que E. coli, una bacteria muy conocida ", dice William Martin, profesor de evolución molecular en la Universidad de Dusseldorf, Alemania.

    Esto tiene ramificaciones importantes para comprender cómo y en qué condiciones apareció por primera vez la vida compleja. Los primeros eucariotas probablemente evolucionaron antes de que el oxígeno estuviera disponible libremente de forma rutinaria en el océano, por lo que las estructuras similares a las mitocondrias dentro de sus células podrían haberse adaptado tanto a las condiciones de oxígeno presente como a las de ausencia de oxígeno. Luego, a medida que el oxígeno se hizo más abundante, primero en la atmósfera y luego en el océano, algunos eucariotas se adaptaron a sus nuevos entornos ricos en oxígeno y se volvieron grandes y complejos. Se convirtieron en animales.

    Pero algunos animales y ndash como los loriciferans & ndash pueden haber resistido y vivido sin oxígeno, quedando pequeños como consecuencia.

    Para que este escenario funcione, los loricíferos deben haber conservado su capacidad de vivir sin el oxígeno de sus ancestros ancestrales. Pero hay una alternativa: los loricíferos podrían haber ganado su capacidad para prescindir del oxígeno muy recientemente, quizás robando genes de otras especies en un proceso conocido como transferencia horizontal de genes.

    Tan pronto como lo pones bajo el microscopio lo matas

    "Esto podría ser la evolución en acción, ya que todas las especies de loricíferos previamente conocidas respiran oxígeno", dice Danovaro. "Es posible que se trate de una adaptación extrema para permitir que los loricíferos vivan en un entorno sin competidores ni depredadores".

    Por ahora, la comunidad científica espera con gran expectación por más pruebas que confirmen o refuten el hallazgo original. "Creo que en este momento estamos en un punto muerto", dice Martin. "Lo que se necesita son más muestras para un estudio más detenido".

    La prueba final sería ver a los animales nadando en el barro, pero según Danovaro, el pequeño tamaño de los loricíferos y su entorno de difícil acceso dificultan ese tipo de observaciones.

    “El animal mide una décima de milímetro por lo que requiere un sistema especial, porque en cuanto lo pones bajo el microscopio lo matas”, dice. "En principio, se puede extraer su ADN, que es lo siguiente en lo que estamos trabajando, pero alguien aún podría decir, 'bueno, ese animal está muerto'. Es un camino muy largo para obtener la confirmación final, pero somos muy optimistas".

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    Clorofila a

    Clorofila a es una molécula que se encuentra dentro de los cloroplastos de las células fotosintetizantes. Puede utilizar la energía luminosa del sol para dividir una molécula de agua y comenzar el proceso de fotosíntesis.

    La división de una molécula de agua libera un electrón con la energía para comenzar a convertir el CO₂ en glucosa. La división de la molécula de agua también libera oxígeno, que es la forma en que la fotosíntesis produce oxígeno.

    H₂O + energía luminosa → H⁺ + O₂ + electrón

    Clorofila a es una de las pocas moléculas que tiene la capacidad de utilizar la energía luminosa de esta forma. Otras moléculas, como la clorofila. B y carotenoides, pueden realizar la misma función pero no son tan eficientes como la clorofila a.

    Una clorofila a La molécula tiene una forma específica que le permite absorber una variedad de ondas de luz diferentes. Sin embargo, no absorbe las ondas de luz verde, sino que refleja la luz verde. Esto hace que la clorofila a parecen verdes y es la razón por la que las plantas son en su mayoría verdes.

    El proceso de fotosíntesis se puede dividir en dos partes: las reacciones a la luz y el ciclo de Calvin. Clorofila a participa en las reacciones lumínicas de la fotosíntesis.


    La alegría de los cloroplastos

    La propiedad de un cloroplasto aporta un beneficio enorme e inmediato. Los animales solo tienen mitocondrias, que les permiten oxidar la glucosa y aprovechar la energía química resultante para impulsar su metabolismo. Pero tienen que encontrar una fuente de glucosa. Y eso significa dedicar una parte sustancial de su día a localizar, someter y consumir alimentos. Las plantas, por otro lado, no tienen que molestarse. Simplemente pueden usar sus cloroplastos para producir su propia glucosa, que luego pueden pasar a las mitocondrias para liberar energía química cuando sea necesario.

    So surely everyone else is missing a trick. If plants can bypass finding glucose, then surely animals could too. In fact, many animals have done exactly this. The chloroplast was just too good an invention and many other organisms managed to beg, borrow or steal a chloroplast, mainly from free-living unicellular algae that already had one. This process is known as secondary endosymbiosis to distinguish it from the primary endosymbiotic event, in which the original plant ancestor engulfed a free-living cyanobacterium.

    Why can’t I photosynthesise? R

    It’s not entirely clear why secondary endosymbiosis appears to have occurred many times, while the primary endosymbiosis occurred only once although recently scientists have discovered a second example of a primary endosymbiosis in the making. In this case the host is a strange amoeba called Paulinella, which appears to be domesticating a cyanobacteria from the new and hence recreating the ancient event that gave rise to the land plants.

    The transfer of the chloroplast around the tree of life by secondary endosymbiosis has given rise to a whole host of ecologically important organisms, most of which are unicellular. These organisms, for example, diatoms, dinoflagellates and euglenids, are unknown to most of us and arise from independent acquisitions of a chloroplast from an alga.

    Perhaps most interesting of all for our story, these unicellular photosynthesising organisms have themselves been taken up by multicellular animals. These symbioses have evolved independently many times and the relationship between the host and the photosymbiont can take many forms.


    Solar-Powered Sea Slugs: Elysia chlorotica

    Despite their relatively advanced anatomy and physiology, animal bodies can’t use the sun’s energy directly (except in reactions such as the production of vitamin D in human skin) and can&apost produce food internally. Their cells have no chloroplasts, so they are dependent on plants or other photosynthetic organisms for their survival, either directly or indirectly. The beautiful eastern emerald elysia (Elysia chlorotica) is one animal that has found an interesting solution to this problem.

    The eastern emerald elysia is a type of sea slug. It&aposs found along the east coast of the United States and Canada in shallow water. The slug is about an inch long and is green in colour. Its body is often decorated with small white spots.

    Elysia chlorotica has wide, wing-like structures called parapodia that extend from the sides of its body as it floats. The parapodia undulate and contain vein-like structures, making the slug look like a leaf that has fallen into the water. This appearance may help to camouflage the animal. The parapodia are folded over the body when the animal is crawling over a solid surface.

    These photos show a magnified view of the eastern emerald elysia. The arrow is pointing to one of the chloroplast-filled branches of the digestive tract in the parapodia.


    Energy Production from Carbohydrates (Cellular Respiration )

    The metabolism of any monosaccharide (simple sugar) can produce energy for the cell to use. Excess carbohydrates are stored as starch in plants and as glycogen in animals, ready for metabolism if the energy demands of the organism suddenly increase. When those energy demands increase, carbohydrates are broken down into constituent monosaccharides, which are then distributed to all the living cells of an organism. Glucose (C6H12O6) is a common example of the monosaccharides used for energy production.

    Inside the cell, each sugar molecule is broken down through a complex series of chemical reactions. As chemical energy is released from the bonds in the monosaccharide, it is harnessed to synthesize high-energy adenosine triphosphate (ATP) molecules. ATP is the primary energy currency of all cells. Just as the dollar is used as currency to buy goods, cells use molecules of ATP to perform immediate work and power chemical reactions.

    The breakdown of glucose during metabolism is call cellular respiration can be described by the equation:


    Chemical factors

    Chemical factors of importance in the environment include the gases in the atmosphere and the water, mineral, and nutritional content of food. Plants require carbon dioxide, water, and sunlight for photosynthesis drought slows plant growth and may even kill the plant. The effects of atmospheric contaminants—e.g., oxides of nitrogen, hydrocarbons, and carbon monoxide—are known to have deleterious effects on the growth and reproduction of both plants and animals.

    Plants and animals require minerals and small amounts of elements such as zinc, magnesium, and boron. Nitrogen and phosphorus are provided to plants as nitrates and phosphates in the soil. Inadequate quantities of any nutritional factor in the soil result in poor plant growth and poor crop yields. Animals require oxygen, water, and elements from the environment. Because they are unable to synthesize sugars from carbon dioxide, animals must acquire these nutrients through the diet, either directly, by the consumption of plants, or indirectly, by the consumption of other animals that in turn have utilized plants as food. If the quality or quantity of this food is poor, either growth is retarded or death occurs (see nutrition).

    Vitamins, a class of compounds with a variety of chemical structures, are needed by animals in small amounts. Animals cannot synthesize all vitamins they require those that cannot be synthesized must therefore be acquired in the diet, either from plants or from other animals that can synthesize the vitamin. Because certain vitamins are necessary in certain important metabolic reactions, vitamin deficiency during growth may have a variety of effects—stunting, malformation, disease, or death.


    Anoxygenic Photosynthetic Bacteria

    Anoxygenic photosynthetic bacteria are photoautotrophs (synthesize food using sunlight) that don't produce oxygen. Unlike cyanobacteria, plants, and algae, these bacteria don't use water as an electron donor in the electron transport chain during the production of ATP. Instead, they use hydrogen, hydrogen sulfide, or sulfur as electron donors. Anoxygenic photosynthetic bacteria also differ from cyanobaceria in that they do not have chlorophyll to absorb light. They contain bacteriochlorophyll, which is capable of absorbing shorter wavelengths of light than chlorophyll. As such, bacteria with bacteriochlorophyll tend to be found in deep aquatic zones where shorter wavelengths of light are able to penetrate.

    Examples of anoxygenic photosynthetic bacteria include purple bacteria y green bacteria. Purple bacterial cells come in a variety of shapes (spherical, rod, spiral) and these cells may be motile or non-motile. Purple sulfur bacteria are commonly found in aquatic environments and sulfur springs where hydrogen sulfide is present and oxygen is absent. Purple non-sulfur bacteria utilize lower concentrations of sulfide than purple sulfur bacteria and deposit sulfur outside their cells instead of inside their cells. Green bacterial cells are typically spherical or rod-shaped and the cells are primarily non-motile. Green sulfur bacteria utilize sulfide or sulfur for photosynthesis and can not survive in the presence of oxygen. They deposit sulfur outside of their cells. Green bacteria thrive in sulfide-rich aquatic habitats and sometimes form greenish or brown blooms.


    Can any animals photosynthesize? - biología

    The process of photosynthesis converts light energy to chemical energy, which can be used by organisms for different metabolic processes.

    Objetivos de aprendizaje

    Describe the process of photosynthesis

    Conclusiones clave

    Puntos clave

    • Photosynthesis evolved as a way to store the energy in solar radiation as high-energy electrons in carbohydrate molecules.
    • Plants, algae, and cyanobacteria, known as photoautotrophs, are the only organisms capable of performing photosynthesis.
    • Heterotrophs, unable to produce their own food, rely on the carbohydrates produced by photosynthetic organisms for their energy needs.

    Términos clave

    • fotosíntesis: the process by which plants and other photoautotrophs generate carbohydrates and oxygen from carbon dioxide, water, and light energy in chloroplasts
    • photoautotroph: an organism that can synthesize its own food by using light as a source of energy
    • chemoautotroph: a simple organism, such as a protozoan, that derives its energy from chemical processes rather than photosynthesis

    The Importance of Photosynthesis

    The processes of all organisms—from bacteria to humans—require energy. To get this energy, many organisms access stored energy by eating food. Carnivores eat other animals and herbivores eat plants. But where does the stored energy in food originate? All of this energy can be traced back to the process of photosynthesis and light energy from the sun.

    Photosynthesis is essential to all life on earth. It is the only biological process that captures energy from outer space (sunlight) and converts it into chemical energy in the form of G3P (
    Glyceraldehyde 3-phosphate) which in turn can be made into sugars and other molecular compounds. Plants use these compounds in all of their metabolic processes plants do not need to consume other organisms for food because they build all the molecules they need. Unlike plants, animals need to consume other organisms to consume the molecules they need for their metabolic processes.

    The Process of Photosynthesis

    During photosynthesis, molecules in leaves capture sunlight and energize electrons, which are then stored in the covalent bonds of carbohydrate molecules. That energy within those covalent bonds will be released when they are broken during cell respiration. ¿Qué tan duraderos y estables son esos enlaces covalentes? The energy extracted today by the burning of coal and petroleum products represents sunlight energy captured and stored by photosynthesis almost 200 million years ago.

    Plants, algae, and a group of bacteria called cyanobacteria are the only organisms capable of performing photosynthesis. Because they use light to manufacture their own food, they are called photoautotrophs (“self-feeders using light”). Other organisms, such as animals, fungi, and most other bacteria, are termed heterotrophs (“other feeders”) because they must rely on the sugars produced by photosynthetic organisms for their energy needs. A third very interesting group of bacteria synthesize sugars, not by using sunlight’s energy, but by extracting energy from inorganic chemical compounds hence, they are referred to as chemoautotrophs.

    Photosynthetic and Chemosynthetic Organisms: Photoautotrophs, including (a) plants, (b) algae, and (c) cyanobacteria, synthesize their organic compounds via photosynthesis using sunlight as an energy source. Cyanobacteria and planktonic algae can grow over enormous areas in water, at times completely covering the surface. In a (d) deep sea vent, chemoautotrophs, such as these (e) thermophilic bacteria, capture energy from inorganic compounds to produce organic compounds. The ecosystem surrounding the vents has a diverse array of animals, such as tubeworms, crustaceans, and octopi that derive energy from the bacteria.

    The importance of photosynthesis is not just that it can capture sunlight’s energy. A lizard sunning itself on a cold day can use the sun’s energy to warm up. Photosynthesis is vital because it evolved as a way to store the energy in solar radiation (the “photo-” part) as high-energy electrons in the carbon-carbon bonds of carbohydrate molecules (the “-synthesis” part). Esos carbohidratos son la fuente de energía que utilizan los heterótrofos para impulsar la síntesis de ATP a través de la respiración. Therefore, photosynthesis powers 99 percent of Earth’s ecosystems. When a top predator, such as a wolf, preys on a deer, the wolf is at the end of an energy path that went from nuclear reactions on the surface of the sun, to light, to photosynthesis, to vegetation, to deer, and finally to wolf.