Mixotrofi – organismi, joka voi olla auto- tai heterotrofinen

Mixotrofi: organismi, joka voi vuorotella auto- ja heterotrofisen ravinnon välillä — joustava energian- ja hiilenkäyttö, vaikutus ekologiaan ja biogeokemisiin kiertoihin. Lue lisää.

Mixotrofinen eliö pystyy käyttämään monenlaisia energian ja hiilen lähteitä: se voi elää joko autotrofisesti (tuottaa oman hiilensä ja osan energiastaan fotosynteesin tai kemosyteesin avulla) tai heterotrofisesti (saada hiilen ja energian muista organismeista) eri olosuhteissa tai samanaikaisesti kummallakin tavalla. Mixotrofia voi ilmetä esimerkiksi vaihteluna valo- ja kemotrofian tai lito- ja organotrofian välillä. Mixotrofit voivat olla sekä eukaryootteja että prokaryootteja.

Miten mixotrofia toimii

Mixotrofiset organismeja käyttävät useita ravinnonoton tapoja:

• Fotosynteesi + fagotrofia: organismi tuottaa osan hiilestä fotosynteesillä mutta voi myös saalistaa tai niellä mikro-organismeja (fagosytoosi) saadakseen ravinteita tai organista hiiltä.
• Foto- tai kemoheterotrofia: organismi hyödyntää valosta saatavaa energiaa mutta tarvitsee orgaanista hiiltä, tai käyttää kemiallisia reaktioita energianlähteenä samalla kun ottaa hiiltä orgaanisista yhdisteistä.
• Osmotrofia: liuenneiden orgaanisten aineiden imeytyminen solun pinnan kautta täydentää tai korvaa fotosynteesin.

Mixotrofian takana voi olla geneettinen kapasiteetti (organismi kantaa fotosynteesisista rakenteita ja pääsee niillä toimimaan aina kun olosuhteet sallivat) tai joustavuus, jossa hetken olosuhteet säätelevät, kumpaa strategiota käytetään. Tutkijat erottelevat usein konstitutiiviset (constitutive) mixotrofit, joilla on pysyvät fotosynteettiset elimiä, ja non-konstitutiiviset mixotrofit, jotka esimerkiksi isännöivät fotosynteettisiä endosymbiontteja tai varastavat saamiensa levien kloroplasteja (kleptoplasty).

Esimerkkejä ja esiintyminen

• Euglena (protisti) on tunnettu esimerkki: se fotosynteettisissä oloissa tuottaa omia orgaanisia yhdisteitä, mutta pimeässä tai vähäisessä ravinnossa se voi käyttää heterotrofista imeytymistä.
• Monet merelliset mikroskooppiset levät ja planktoniset alkueläimet (esim. eräät dinoflagellaatit ja kiliaatit) ovat mixotrofeja; termi mixoplankton kuvaa näitä plankton-yksilöitä, joilla on sekä fotosynteettisiä että heterotrofeja tapoja hankkia ravintoa.
• Joillakin bakteereilla, kuten tiettyjen purppurabakteerien tai Rhodopseudomonas-sukuisten bakteerien kannoilla, on joustavuutta valon ja kemiallisten reaktioiden välillä energiansaannissa.
• Kasveilla ja sienillä ilmentyy osittain samanlainen ilmiö: esimerkiksi jotkin kasvit (kuten lihansyöjäkasvit) ovat pääosin autotrofeja mutta saavat lisäravintoa heterotrofisesti.

Luokittelu ja termit

Mixotrofiaa voidaan luokitella useilla tavoilla riippuen käytetystä energianlähteestä (valo tai kemialliset aineet) ja hiilen lähteestä (inorgaaninen tai orgaaninen). Yleisiä terminejä ovat mm. photoheterotrophy (valolla energianä mutta orgaanisella hiilellä), photoautotrophy yhdistettynä heterotrofiaan, sekä chemoheterotrophy yhdistettynä autotrofiaan. Lisäksi erotellaan:

• Obligaattinen mixotrofia: laji tarvitsee sekä autotrofisia että heterotrofisia tapoja selviytyäkseen;
• Fakultatiivinen mixotrofia: laji voi vaihtaa strategiaa olosuhteiden mukaan eikä yhtä strategiaa tarvita aina.

Ekologinen merkitys ja tutkimus

Mixotrofit vaikuttavat merkittävästi ravinteiden kiertoon, hiilen kuljetukseen ja ravintoverkkojen dynamiikkaan erityisesti vesiekosysteemeissä. Ne voivat menestyä ympäristöissä, joissa joko valo tai ravinteet ovat rajoittavia tekijöitä, koska ne voivat vaihtaa tai yhdistellä ravinnonottotapoja. Mixotrofia voi myös edistää haitallisten leväkukintojen syntymistä ja muuttaa saalis-saalistussuhteita mikroskooppisessa ravintoverkossa.

Tutkimuksessa mixotrofian havaitseminen ja mittaaminen tapahtuu esimerkiksi radio- tai stabiilielementti-tracer-kokeilla, mikroskopialla, yksittäissolubit-analyyseilla sekä molekyylibiologisilla menetelmillä. Ymmärtäminen on tärkeää, kun arvioidaan ilmastonmuutoksen ja rehevöitymisen vaikutuksia vesiekosysteemeihin ja hiilen biogeokemiallisiin kiertoihin.

Miksi mixotrofia on edullinen strategia?

• Joustavuus: organismi voi hyödyntää eri lähteitä eri olosuhteissa.
• Kilpailuetu: pystyy säilyttämään kasvun niukoissa resursseissa, joissa pelkkä foto- tai heterotrofia olisi rajoittava.
• Sopeutuminen vaihteluun: esimerkiksi syklisessä valon ja ravinteiden vaihtelussa mixotrofia mahdollistaa nopean reagoinnin.

Mixotrofia on monimuotoinen ja laaja ilmiö, joka yhdistää biokemiallisia, ekologisia ja evolutiivisia näkökulmia. Sen tunnistaminen ja ymmärtäminen auttaa selkeyttämään, miten eliöt käyttävät resursseja ja kuinka ne vaikuttavat ekosysteemien toimintaan.

Hae kirjaimella