岩石自養生物

岩石自養生物（lithoautotroph）是一種從來源於礦物或無機質的還原化合物反應中獲取能量的生物。無機自養生物按其能量來源的不同分為兩種類型：從陽光中獲取能量的光合自養生物(photolithoautotrophs)和從化學反應中攫取能量的化能自養生物(chemolithoautotrophs)。化能自養生物全都是微生物，而光合自養生物包括大型植物區系(macroflora)如植物，它們不具備將還原化合物的礦物資源轉化為能量的能力。大多數化能自養生物屬於細菌域，而一些為古菌域。岩石自養細菌在能量釋放反應中只能使用無機分子作為基質。術語「無機營養型」(Lithotrop)來自希臘語「lithos」(λίθος)意為「岩石」，而「trōphos」(τροφοσ)意為「消耗者」；從字面上看，它可被解讀為「食石者」，名稱中的「無機營養型」(lithotroph)欄位指的是這些生物體使用無機元素/化合物作為電子源，而「自養」(autotroph)欄位指的是它們的碳源是二氧化碳(CO₂)許多岩石自養生物都為嗜極微生物，但並非普遍如此，有些可能是酸性礦山廢水所導致。

參與地殼生物風化的不同類型生物及其演化的時間跨度。

岩石自養生物在其還原化合物來源方面極為特殊，因此，儘管岩石自養生物作為一類群體在使用無機化合物方面呈現出多樣性，但一種特定的岩石自養生物只會利用一種類型的無機分子來獲取能量。一則化學能自養的示例是浮黴菌門厭氧氨氧化菌(ANAMMOX)，它使用亞硝酸根將氨離子氧化為氮氣(N₂)。此外，在2020年7月，研究人員報告了在進行無關實驗後發現的以金屬錳為食的化能自養菌培養物，並將該菌種命名為「候選者錳營養型結節狀菌」(Candidatus Manganitrophus noduliformans)和「拉姆利氏岩石自養桿菌」(Ramlibacter lithotrophicus)。

新陳代謝

一些化能無機自養生物使用氧化還原半反應進行新陳代謝，還原電位較低，這意味著與使用有機營養途徑的生物體相比，它們不會獲得很多能量，這導致一些化能無機營養因子，如「亞硝基單胞菌」，無法直接降低煙醯胺腺嘌呤二核苷酸，即「輔酶Ⅰ」(NAD⁺)。因此，這些生物體依靠反向電子傳遞來減少輔酶Ⅰ，形成還原型煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和氫離子(H)。

地質作用

岩石自養生物參與了許多地質作用過程，例如母質(岩床)風化形成土壤，以及硫、鉀和其他元素的生物地質化學循環。未發現的微生物自養菌株的存在是基於其中的一些循環理論，因為需要它們來解釋鐵還原環境中的銨轉化等現象。岩石自養生物可能存在於地下深層(被發現於地球地表下3千米以下處)、土壤和岩內生物群落中。由於它們承擔釋放許多關鍵養分的作用，並參與土壤形成。因此，岩石自養生物對維持地球生命至關重要，例如，氮循環就受到硝化螺菌屬氨氧化古菌、厭氧氨氧化菌和完全氨氧化菌(COMAMMOX)活性的影響。

一些如銨(NH₄⁺)、硫化氫(H₂S)及溫室氣體甲烷(CH₄)等環境危害物，可以被化能自養生物轉化為對環境影響較輕的氮氣(N₂)、硫酸鹽(SO₄^2-)和二氧化碳(CO₂)，雖然長期來人們認為此類生物體需要氧氣來進行這種轉化，但最近的研究資料表明，這些系統也存在厭氧氧化.。

酸性礦山廢水

岩石自養微生物群是造成酸性礦井廢水現象的原因，即存在於尾礦堆和裸露岩石表面的黃鐵礦被高能的氧氣代謝，產生出亞硫酸鹽，當亞硫酸鹽溶於水中並暴露在空氣氧氣中時，就會形成潛在的腐蝕性硫酸 。酸性礦井廢水會極大地改變溪流和地下水的酸度和化學性質，並會危及動植物種群。在冰川岩床、土壤里和岩屑堆以及地下深處等自然環境中，也發現了類似酸性礦山廢水的活動，但規模則小得多。

另請查看

• 硫循環 - 硫在地球上傳播的途徑。
• 氧化還原反應 - 控制地球上大部分能量代謝和其他化學作用的反應。