la vida (pasado, presente y futuro).pdf

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    (a)

    (b)

    5 µm

    5 µm

      

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    prokaryotes eukaryotes

    small size (1–2 µm)  (high S:V ratio)  favours chemistry

    rigid cell wall  requires transport  extracellular enzymes

    metabolic diversity  alternate energy sources  • light, organics, inorganics  alternative oxidants  • O2, metals, CO2, etc.

    larger size cells (10–25 µm)  complex structures  multicells/tissues

    flexible cell walls  phagocytosis  particle (organism) uptake

    metabolic specialization  O2 respiration  organic C as fuel

     

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    –10

    –8

    –6

    –4

    –2

    0

    +2

    +4

    +6

    +8

    +10

    +12

    +14

    –10

    –8

    –6

    –4

    –2

    0

    +2

    +4

    +6

    +8

    +10

    +12

    +14

    fuels

    P  0( )ε ω  

    oxidants

    P  0( )ε ω  

    thermodynamics

    it's not just a good idea... it's the law!

    organ

    ic

    carbon

    organ

    ic

    carbon

    HCOOH

    CH2O

    CH4

    H2

    H2S

    S0

    Fe++ FeOOH

    SO4

    NO2– /NH4

    +

    NO3– /NH4

    +

    MnO2

    NO3

    – /N2

    O2

    CO2

    glucose

    ∆G < 0

    NH4+

    Mn++ ∆G > 0

    ∆G =~ 0

     

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     Haloferax

    Sulfoiobus

     DesulfurococcusThermoproteus

    ThermofilumpSL50

    pJP96pSL 12

    marine Gp.I pSL 4 pSL 22 pSL 17

    pJP 27pJP 78

     Methanospirillum

    Thermoplasma

    Flavobacterium

    Flexibacter  Leptonema

    Chlorobium

    Chlamydia

    Planctomyces

    SynechococcusGlaeobacter 

     Agrobacterium Rhodocyclus

     E. coli Desulfovibrio

    Clostridium Heliobacterium Arthrobacter 

     BacillusThermus

    Thermotoga

     Aquifex

     Homo

    CoprinusCryptomonas

     AchlyaCostaria

    Porphyra

     Zea

     Babesia

    Paramecium

    Trypanosoma

     Euglena

     Dictyostelium

     Entamoeba

     Naegleria

    Physarum

    Vairimorpha

     Encephalitozoon

    Giardia

    Tritrichomonas

     Hexamita

    0.10

    Thermomicrobium

     Methco.vonneiiii

     Methco.janneschii

    Thermococcus Methanopyrus

    ARCHAEA BACTERIA

    EUCARYA

     

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    light

    geothermal

    CO2

    CO2

    CO2CO2

    CO2

    plantscyanobacteria

    photosynthetic bacteria

    reducedinorganics

    H2, H2S, CO, Fe(ll), NH2, etc.

    biomass+

    organic C

    predatory animalsprotists

    organotrophsfungi

    lithotrophs

     

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    −20 ¡C 50 ¡C 115 ¡C

    psychrophiles hyperthermophilesthermophilesmesophiles

    physical

    temperature

    −3 0 3 6 9 12

    extreme acidophiles alkalophilesneutralophilesacidophiles

    chemical

    pH

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    organicfuels

    inorganicfuels

    oxidants

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    20

    15

    10

    5

    00

    (a)

    ( b)

    50

    Lake Michigan (freshwater sediment)% max

    100

       d  e  p   t   h   (  c  m   )

    NO2− NO3

    SO4=

    Mn++

    Fe++

    CH4

    NH4+

    O2

    0

    50

    (a)

    100

    150

    200

    ( b)

       d  e  p   t   h   (  m   )

    0 50

    Black Sea (Marine Basin)% max

    100

    O2

    NO3–

    Mn++

    NH4+

    H2S

    Fe++

    NO2–

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    time before Present (Gyr)

          P   O   2

       (  a   t  m   )

    1

    0.1

    0.01

    0.001

    0.0001

    0.00001

    4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

    Fe++ CONH

    3  N

    2

    CH4

    CO2

    H2S

    H2

      O2

    Mn4+

     Fe3+

     SO4=

    NH3

    N2

    CH4  

    CO2

    H2S

    H2

     

    O2 

    Mn4+

    Fe3+

      SO4=

    NH3  

    N2

    CH4   CO2

    H2S

    H2

    firsteukaryotes

    multi-celllife

    man

    prokaryoteworld

    Fe3+

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    or

    Marsorbit

    Marssurface

    EarthD/A Ar5

    2003 2005 2008

        

      

      

    CO2+ e– donorCO2+ e

    – donor

    h vh v

    (CH 2O) + oxidized e- donor(CH 2 O) + oxidized e- donor

    ORGANISMSORGANISMS

    anoxygenic Photosynthetic

    bacteria

    purple

    green filamentous

    heliobacter

    green sulphur

    cyanobacteria

    chloroplasts

    (plants and algae)

    anoxygenic photosynthetic

    bacteria

    purple

    green filamentous

    heliobacter

    green sulphur

    cyanobacteria

    chloroplasts

    (plants and algae)

    S°, SO4

    2-,

    Fe3+

    O2

    O2

    H2, H

    2S,

    S°, Fe2+

    H2O

    H2O

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