Dị dưỡng là gì? Các đặc điểm của vi sinh vật dị dưỡng?

1. Dị dưỡng là gì? 

Dị dưỡng là một khái niệm trong sinh học để chỉ nhóm sinh vật không thể tự tổng hợp ra các hợp chất cần thiết cho sự sống mà phải sống nhờ vào những sinh vật khác. Sinh vật dị dưỡng được gọi là sinh vật tiêu dùng vì chúng ăn thịt người sản xuất (sinh vật tự dưỡng) hoặc những người tiêu dùng khác. Sinh vật dị dưỡng có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí, chẳng hạn như nguồn năng lượng, nguồn cacbon, cách tiêu thụ và mối quan hệ với chủ thể. Dưới đây là một số loại sinh vật dị dưỡng phổ biến:

– Sinh vật dị dưỡng hữu cơ dưỡng: Là những sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon. Ví dụ: động vật, nấm, vi khuẩn lên men.

– Sinh vật dị dưỡng vô cơ dưỡng: Là những sinh vật sử dụng các hợp chất vô cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon. Ví dụ: vi khuẩn oxi hóa lưu huỳnh, sắt, nitơ.

– Sinh vật dị dưỡng quang dưỡng: Là những sinh vật sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng và các hợp chất hữu cơ làm nguồn cacbon. Ví dụ: một số loại tảo đơn bào, vi khuẩn quang tự dưỡng.

– Sinh vật dị dưỡng toàn phần: Là những sinh vật tiêu thụ toàn bộ một con mồi để có được năng lượng và chất dinh dưỡng. Ví dụ: sư tử, cá sấu, chim ăn thịt.

– Sinh vật kí sinh: Là những sinh vật sống trên hoặc trong cơ thể của một sinh vật khác (gọi là chủ thể) và gây hại cho nó bằng cách lấy đi năng lượng và chất dinh dưỡng. Ví dụ: giun sán, ve, ký sinh trùng.

– Sinh vật nửa kí sinh: Là những sinh vật sống trên hoặc trong cơ thể của một sinh vật khác (gọi là chủ thể) nhưng không gây hại cho nó mà chỉ lấy đi một phần năng lượng và chất dinh dưỡng. Ví dụ: rêu, độc đậu biển, vi khuẩn đường ruột.

Sinh vật dị dưỡng có vai trò quan trọng trong chu trình cacbon và chuỗi thức ăn trong tự nhiên, giúp duy trì sự cân bằng và đa dạng của các hệ sinh thái.

2. Các đặc điểm của vi sinh vật dị dưỡng:

Vi sinh vật dị dưỡng là những sinh vật không thể tự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ, mà phải lấy chất hữu cơ từ môi trường làm nguồn dinh dưỡng.

2.1. Kích thước nhỏ:

Vi sinh vật dị dưỡng có kích thước nhỏ, có thể dao động từ 0,1 đến 10 micromet, tùy thuộc vào loài và điều kiện môi trường, vì điều đó giúp họ tăng diện tích bề mặt so với thể tích, do đó tăng khả năng trao đổi chất và năng lượng với môi trường. Ngoài ra, kích thước nhỏ cũng giúp vi sinh vật dị dưỡng di chuyển và phân bố dễ dàng hơn trong các môi trường khác nhau, đặc biệt là những môi trường có nguồn dinh dưỡng ít hoặc biến động. Đây là một cơ chế thích nghi quan trọng của vi sinh vật dị dưỡng để duy trì sự sống và đa dạng sinh học.

2.2. Không thể tự tổng hợp dinh dưỡng:

Vi sinh vật dị dưỡng là những sinh vật không thể tự tổng hợp dinh dưỡng từ carbon và hydro, mà phải lấy dinh dưỡng từ các nguồn carbon hữu cơ khác, để có thể sản xuất năng lượng và tổng hợp các hợp chất cần thiết cho sự sống, chủ yếu là thực vật hoặc động vật. Trong chuỗi thức ăn, vi sinh vật dị dưỡng là những độc nhất và độc nhị. Vi sinh vật dị dưỡng không thể tự tổng hợp dinh dưỡng từ các nguồn vô cơ như cacbon dioxide, nước hay ánh sáng mặt trời. Ngược lại, vi sinh vật tự dưỡng có thể oxy hóa các chất vô cơ để nhận năng lượng và dùng CO2 để làm nguồn cacbon phục vụ cho quá trình sinh học tổng hợp. Ví dụ, thực vật, tảo và vi khuẩn lam là những sinh vật tự dưỡng, còn động vật, nấm và một số vi khuẩn là những sinh vật dị dưỡng. Trong xử lý nước thải, vi sinh vật dị dưỡng có vai trò quan trọng trong việc tiêu thụ các chất hữu cơ, nitơ, photpho và các khoáng chất khác, giúp duy trì sự cân bằng và đa dạng của hệ vi sinh vật.

2.3. Tính chất ký sinh:

Vi sinh vật dị dưỡng là những sinh vật cần phải tiêu thụ hoặc hấp thụ cacbon hữu cơ từ các nguồn bên ngoài để có thể sản xuất năng lượng và tổng hợp các hợp chất cần thiết cho sự sống. Vi sinh vật dị dưỡng có thể sử dụng nhiều loại nguồn dinh dưỡng khác nhau như carbon hữu cơ, nitơ, photpho, hay các khoáng chất. Một số vi sinh vật dị dưỡng có tính chất ký sinh, tức là sống trên hoặc trong cơ thể của một sinh vật khác (chủ) và lấy dinh dưỡng từ chủ, gây hại cho chủ hoặc không có lợi cho chủ. Ví dụ như một số loại vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng, virus… Tính chất ký sinh của vi sinh vật dị dưỡng có thể được lí giải bằng một số nguyên nhân sau:

– Vi sinh vật dị dưỡng có khả năng thích nghi với môi trường sống khắc nghiệt của chủ, như nhiệt độ cao, độ pH thấp, sự hiện diện của các tế bào miễn dịch hay các chất kháng sinh.

– Vi sinh vật dị dưỡng có thể tạo ra các chất độc hoặc các yếu tố độc lực để ức chế hoặc phá hủy các tế bào của chủ, làm suy yếu hệ thống miễn dịch của chủ và tăng cường khả năng lây nhiễm.

– Vi sinh vật dị dưỡng có thể biến đổi cấu trúc hoặc chức năng của một số tế bào hoặc mô của chủ để phục vụ cho quá trình sống và phát triển của mình. Ví dụ như virus có thể gắn vào ADN của tế bào chủ và làm thay đổi hoạt động gen của tế bào đó.

– Vi sinh vật dị dưỡng có thể tận dụng các nguồn dinh dưỡng phong phú và đa dạng từ cơ thể của chủ, giúp cho vi sinh vật dị dưỡng duy trì được sự sống và sinh sản hiệu quả.

2.4. Có tính đa dạng:

Vi sinh vật dị dưỡng có tính đa dạng cao về cả hình thái, chức năng và nguồn dinh dưỡng. Chúng có thể tiêu thụ nhiều loại chất hữu cơ, nitơ, photpho và các khoáng chất khác. Trong hệ thống xử lý nước thải, vi sinh vật dị dưỡng đóng vai trò quan trọng trong việc oxy hóa các chất ô nhiễm và duy trì sự cân bằng của hệ vi sinh vật. Nhờ đó, chúng giúp bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Vi sinh vật dị dưỡng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, y tế và nông nghiệp. Ví dụ, chúng có thể sản xuất các chất kháng sinh, enzyme, vitamin và hormone. Vi sinh vật dị dưỡng là một nhóm sinh vật phong phú và đa dạng, có nhiều vai trò và lợi ích cho đời sống.

Vi sinh vật dị dưỡng là những sinh vật có thể sử dụng và tiêu thụ nhiều loại nguồn dinh dưỡng hữu cơ, thay vì cố định cacbon từ các nguồn vô cơ như cacbon dioxide. Nhờ đó, vi sinh vật dị dưỡng có thể thích nghi và sống được trong nhiều môi trường khác nhau, từ nước thải đến đất canh tác. Trong hệ thống xử lý nước thải, vi sinh vật dị dưỡng còn có vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng hệ vi sinh vật, nhờ đó giúp đảm bảo sự tồn tại của đa dạng loài vi sinh vật. Đây là một trong những lí do tại sao vi sinh vật dị dưỡng có tính đa dạng cao.

3. Phân loại vi sinh vật dị dưỡng:

Vi sinh vật dị dưỡng có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng một cách phổ biến là phân loại theo nguồn dinh dưỡng và theo năng lượng.

Theo nguồn dinh dưỡng, vi sinh vật dị dưỡng có thể chia thành hai nhóm chính: vi sinh vật vô cơ dưỡng và vi sinh vật hữu cơ dưỡng. Vi sinh vật vô cơ dưỡng sử dụng các chất vô cơ làm nguồn carbon, ví dụ như vi khuẩn nitrat hoá (Nitrobacter, Nitrosomonas), vi khuẩn lưu huỳnh hoá (Thiobacillus, Beggiatoa), vi khuẩn sắt hoá (Gallionella, Leptothrix)…  Vi sinh vật hữu cơ dưỡng sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn carbon, ví dụ như vi khuẩn lactic (Lactobacillus, Streptococcus), vi khuẩn acetic (Acetobacter, Gluconobacter), vi khuẩn butyric (Clostridium, Fusobacterium)…

Theo năng lượng, vi sinh vật dị dưỡng có thể chia thành hai nhóm khác: vi sinh vật quang dưỡng và vi sinh vật hóa dưỡng. Vi sinh vật quang dưỡng sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng để phân giải các chất hữu cơ, ví dụ như tảo xanh lam (Anabaena, Nostoc), tảo đỏ (Porphyra, Gelidium), tảo nâu (Fucus, Laminaria)… Vi sinh vật hóa dưỡng sử dụng các phản ứng hóa học làm nguồn năng lượng để phân giải các chất hữu cơ, ví dụ như vi khuẩn khí metan (Methanobacterium, Methanococcus), vi khuẩn khí nitơ (Pseudomonas, Azotobacter)…

Vi sinh vật dị dưỡng có vai trò quan trọng trong chu trình của các nguyên tố trong tự nhiên, trong quá trình phân hủy và tái tạo chất hữu cơ, và trong sự sống của các sinh vật khác.

4. Vai trò của vi sinh vật dị dưỡng:

Vi sinh vật dị dưỡng đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái và các quá trình sinh học. Dưới đây là một số vai trò quan trọng của chúng:

– Phân hủy vật chất hữu cơ: Vi sinh vật dị dưỡng giúp phân hủy vật chất hữu cơ từ các vật chất chết, giúp tái chế các nguyên liệu và duy trì sự cân bằng sinh thái.

– Tái sinh nguyên liệu: Chúng giúp tái sinh các nguyên liệu như nitơ và photpho, tạo ra các dạng dinh dưỡng có thể hấp thụ được cho cây trồng và sinh vật khác.

– Tham gia vào chu trình thức ăn: Vi sinh vật dị dưỡng là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho các sinh vật khác trong chuỗi thức ăn.

– Hỗ trợ sự phát triển của cây trồng: Một số vi sinh vật dị dưỡng có thể hỗ trợ sự phát triển của cây trồng bằng cách cung cấp dinh dưỡng và bảo vệ chúng khỏi các tác nhân gây hại.

– Hỗ trợ trong sản xuất thực phẩm: Một số vi sinh vật dị dưỡng như vi khuẩn lactic có vai trò quan trọng trong quá trình lên men, sản xuất thực phẩm như sữa chua và sữa lên men.

Tóm lại, vi sinh vật dị dưỡng đóng vai trò quan trọng trong cân bằng sinh thái tự nhiên và hỗ trợ sự phát triển của nhiều loại sinh vật khác nhau.