Autotrof

Autotrof adalah organisme yang menghasilkan senyawa organik kompleks (seperti karbohidrat, lemak, dan protein) menggunakan karbon dari zat sederhana seperti karbon dioksida, umumnya menggunakan energi dari cahaya (fotosintesis) atau reaksi kimia anorganik (kemosintesis). Organisme ini mengubah sumber energi abiotik (misalnya cahaya) menjadi energi yang tersimpan dalam senyawa organik, yang dapat digunakan oleh organisme lain (misalnya heterotrof). Autotrof tidak membutuhkan sumber karbon atau energi hidup dan merupakan produsen dalam rantai makanan, seperti tanaman di darat atau alga di air (berbeda dengan heterotrof sebagai konsumen autotrof atau heterotrof lainnya). Autotrof dapat mengurangi karbon dioksida untuk membuat senyawa organik untuk biosintesis dan sebagai bahan bakar kimia yang tersimpan. Kebanyakan autotrof menggunakan air sebagai zat pereduksi, tetapi beberapa dapat menggunakan senyawa hidrogen lain seperti hidrogen sulfida.

Autotrof merupakan produsen utama dapat mengubah energi dalam cahaya (fototrof dan fotoautotrof) atau energi dalam senyawa kimia anorganik (kemotrof atau kemolitotrof) untuk membentuk molekul organik, yang biasanya terakumulasi dalam bentuk biomassa dan akan digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh organisme lain (misalnya heterotrof dan mixotrof). Fotoautotrof adalah produsen utama, mengubah energi cahaya menjadi energi kimia melalui fotosintesis, yang pada akhirnya membentuk molekul organik dari karbon dioksida, sumber karbon anorganik. Contoh kemolitotrof adalah beberapa archaea dan bakteri (organisme uniseluler) yang menghasilkan biomassa dari oksidasi senyawa kimia anorganik, organisme ini disebut kemoautotrof, dan sering ditemukan di lubang hidrotermal di laut dalam. Produsen utama berada pada tingkat trofik terendah, dan merupakan alasan mengapa Bumi menopang kehidupan hingga saat ini.

Sebagian besar kemoautotrof adalah litotrof, menggunakan donor elektron anorganik seperti hidrogen sulfida, gas hidrogen, unsur sulfur, amonium, dan oksida besi sebagai agen pereduksi dan sumber hidrogen untuk biosintesis dan pelepasan energi kimia. Autotrof menggunakan sebagian ATP yang dihasilkan selama fotosintesis atau oksidasi senyawa kimia untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH untuk membentuk senyawa organik.

Sejarah
Istilah autotrof diciptakan oleh ahli botani Jerman Albert Bernhard Frank pada tahun 1892. Istilah ini berasal dari kata Yunani kuno  (), yang berarti "nutrisi" atau "makanan". Organisme autotrofik pertama berkembang sekitar 2 miliar tahun yang lalu. Fotoautotrof berevolusi dari bakteri heterotrofik dengan mengembangkan fotosintesis. Bakteri fotosintetik paling awal menggunakan hidrogen sulfida. Karena kelangkaan hidrogen sulfida, beberapa bakteri fotosintetik berevolusi untuk menggunakan air dalam fotosintesis, menyebabkan cyanobacteria.

Jenis Autotrof 
Organisme autotrof dibedakan menjadi dua tipe.

a) Fotoautotrof adalah organisme yang dapat
menggunakan sumber energi cahaya untuk mengubah
bahan anorganik menjadi bahan organik. Contohnya
tumbuhan hijau, bakteri ungu, dan bakteri hijau.
Proses fotosintesis pada bakteri dilakukan secara
anaerobik dan tidak menghasilkan oksigen.

b) Kemoautotrof adalah organisme yang dapat memanfaatkan
energi dari reaksi kimia untuk membuat
makanan sendiri dari bahan organik. Contohnya
bakteri besi, bakteri belerang, dan bakteri nitrogen.
Bakteri kemoautotrof menggunakan energi kimia dari
oksidasi molekul organik untuk menyusun makanannya.
Molekul organik yang dapat digunakan oleh bakteri
kemoautotrof adalah senyawa nitrogen, belerang, dan
besi, atau dari oksidasi gas hidrogen. Dalam prosesnya
bakteri ini membutuhkan oksigen.

Fotosintesis 
Proses fotosintesis menghasilkan produk primer (makanan/enegri) dasar. Proses ini juga merupakan cara utama produsen utama mengambil energi dan memproduksi/melepaskannya ke tempat lain. Tanaman, karang, bakteri, dan alga melakukan ini. Selama fotosintesis, produsen utama mengambil energi dari matahari dan mengubahnya menjadi energi, gula, dan oksigen. Produsen primer juga membutuhkan energi untuk mengubah energi yang sama di tempat lain, sehingga mereka mendapatkan nutrisi. Salah satu jenis nutrisi autotrof adalah nitrogen.

Ekologi

Tanpa produsen primer, organisme yang mampu menghasilkan energi sendiri, sistem biologis Bumi tidak akan mampu menopang kehidupan. Tumbuhan, bersama produsen primer lainnya, menghasilkan energi yang dikonsumsi makhluk hidup lain, dan oksigen yang mereka hirup. Diperkirakan bahwa organisme pertama di Bumi adalah produsen utama yang terletak di dasar laut.

Autotrof sangat penting untuk rantai makanan semua ekosistem di alam. Mereka mengambil energi dari lingkungan dalam bentuk sinar matahari atau bahan kimia anorganik dan menggunakannya untuk membuat molekul bahan bakar seperti karbohidrat. Mekanisme ini disebut produksi primer. Organisme lain, yang disebut heterotrof, mengambil autotrof sebagai makanan untuk menjalankan fungsi yang diperlukan untuk kehidupan mereka. Jadi, heterotrof yaitu semua jenis hewan, hampir semua jenis jamur, serta sebagian besar bakteri dan protozoa – bergantung pada autotrof, atau produsen primer, untuk bahan mentah dan bahan bakar yang mereka butuhkan. Heterotrof memperoleh energi dengan memecah karbohidrat atau mengoksidasi molekul organik (karbohidrat, lemak, dan protein) yang diperoleh dari makanan. Organisme karnivora mengandalkan autotrof secara tidak langsung, karena nutrisi yang diperoleh dari mangsa heterotrofik berasal dari autotrof yang telah mereka makan.

Sebagian besar ekosistem didukung oleh produksi primer tanaman autotrofik dan cyanobacteria yang menangkap foton yang awalnya dilepaskan oleh matahari. Tumbuhan hanya dapat menggunakan sebagian kecil (sekitar 1%) dari energi ini untuk fotosintesis. Proses fotosintesis memecah molekul air (H2O), melepaskan oksigen (O2) ke atmosfer, dan mereduksi karbon dioksida (CO2) untuk melepaskan atom hidrogen yang menjadi bahan bakar proses metabolisme produksi primer. Tumbuhan mengubah dan menyimpan energi foton menjadi ikatan kimia gula sederhana selama fotosintesis. Gula tumbuhan ini dipolimerisasi untuk disimpan sebagai karbohidrat rantai panjang, yaitu bentuk lain gula, pati, dan selulosa; glukosa juga digunakan untuk membuat lemak dan protein. Ketika autotrof dimakan oleh heterotrof, yaitu konsumen seperti hewan, karbohidrat, lemak, dan protein yang terkandung di dalamnya menjadi sumber energi bagi heterotrof. Protein dapat dibuat menggunakan nitrat, sulfat, dan fosfat dalam tanah.

Asal mula autotrof 
Para peneliti percaya bahwa bentuk kehidupan seluler pertama bukanlah heterotrof karena mereka bergantung pada autotrof karena substrat organik yang dikirim dari luar angkasa terlalu heterogen untuk mendukung pertumbuhan mikroba atau terlalu tereduksi untuk difermentasi. Sebaliknya, mereka menganggap bahwa sel pertama adalah autotrof.  Autotrof ini mungkin termofilik dan anaerobik kemolitoautotrof yang hidup di ventilasi hidrotermal alkalin laut dalam. Mineral Catalytic Fe(Ni)S pada lingkungan ini terbukti mengkatalisasi biomolekul seperti RNA. Pandangan ini didukung oleh bukti filogenetik karena fisiologi dan habitat leluhur bersama universal terakhir (LUCA) disimpulkan juga merupakan anaerob termofilik dengan jalur Wood-Ljungdahl, biokimia penuh dengan gugus FeS dan mekanisme reaksi radikal, dan bergantung pada Fe, H2, dan CO2. Konsentrasi K+ yang tinggi terdapat di dalam sitosol pada sebagian besar bentuk kehidupan menunjukkan bahwa kehidupan seluler awal memiliki antiporter Na+/H+ atau mungkin simportir. Autotrof mungkin berevolusi menjadi heterotrof ketika mereka berada pada tekanan parsial H2 rendah dan fotosintesis muncul dengan adanya cahaya panas bumi dengan panjang gelombang yang tinggi pada lubang hidrotermal.

Lihat pula 
 Kelompok nutrisi utama
 Elektrolitoautotrof
 Elektrotrof
 Nutrisi heterotrofik
 Organotrof

Referensi

Catatankaki 
α.  The word autotroph comes from the Greek autos = self and trophe = nutrition, related to trephein = to make solid, congeal, thicken

Biologi
Nutrien