混合營養生物(英語:Mixotroph),是指在從完全自養的到完全異養的連續體上,混合使用不同的能量和碳源的生物,而非具有單一的營養模式。據估計,混合營養生物佔所有微小浮游生物的一半以上。[1]真核生物混合營養生物有兩種類型。有些擁有自己的葉綠體 - 包括內共生體提供的葉綠體。有些則是透過盜食質體英語kleptoplasty(kleptoplasty)或與獵物的共生關係,或透過 「奴役 」獵物的細胞器而獲得它們。[2]

可能的組合有光養化能無機營養生物英語Lithotroph(Lithotroph)與有機營養生物英語Organotroph(Organotroph)(滲透營養吞噬營養與Myzocytosis)、自養(autotrophy) 與異養 (heterotrophy) 或其他組合。混合營養生物可以是真核生物原核生物[3]它們可以利用不同的環境條件。[4]

如果某種營養模式是必須的,那麼它永遠都是維持生長和維護的必要條件;如果是兼性的,則可以用來作為補充來源。[3]有些生物的卡爾文循環不完整,因此無法固定二氧化碳,必須使用有機碳來源。

概述

生物體可以專性的兼性的採用混合營養。

  • 專性的混合營養:為了支持生長和維持,生物體必須同時利用異養和自養方式。
  • 專性的自養與兼性的異養:僅自養足以生長與維持,但當自養能量不足時(例如,當光強度較低時),異養可作為補充策略。
  • 兼性的自養和專性的異養:異養足以生長和維持,但自養可用於補充,例如,當獵物可用性非常低時。
  • 兼性的混合營養:維持和生長可以單獨透過異養或自養方式獲得,並且混合營養僅在必要時使用。[5]

植物

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利用菌根真菌從其他植物獲得光合作用產品的混合營養植物

在植物中,混合營養植物經典上適用於肉食性半寄生性真菌異養型的物種。然而,混合營養的特性可以擴展到更多的支系,因為研究顯示氮和磷的有機形式,例如 DNA、蛋白質、氨基酸或碳水化合物,也是許多植物物種營養供應的一部分。[6]

動物

與植物和微生物相比,混合營養動物較不常見,但有許多混合營養無脊椎動物的例子,也至少有一個混合營養脊椎動物的例子。

  • 斑點鈍口螈 (Ambystoma maculatum) 的細胞內也會寄生微藻。它的胚胎被發現有共生藻類生活在裡面,[7] 這是脊椎動物細胞寄生內共生微生物的唯一已知例子 (除非考慮線粒體)。[8][9]
  • 蟲綠藻英語Zoochlorella (Zoolorella) 是歸屬於小球藻屬 (Chlorella) 的綠藻屬的一個保留名稱[10]術語「蟲綠藻 Zoolorella」(複數「zoochlorellae」)有時用來指在淡水或海洋無脊椎動物原生動物體內共生的任何綠藻。
  • 造礁珊瑚石珊瑚目)與其他許多刺胞動物門(如水母、海葵)一樣,在細胞內寄生內共生微藻,因此成為混合營養動物。
  • 東方胡蜂(Vespa orientalis)可從其表皮吸收的陽光中獲取能量。[11] 因此,與此處列出的其他動物形成對比,這些動物在內共生體的幫助下屬於混合營養動物。

微生物

細菌和古菌

  • 副球菌屬 (Paracoccus pantotrophus) 是一種可以化學有機異養生活的細菌,可以代謝多種有機化合物。兼性化學自養代謝也是可能的,如在無色硫細菌(一些硫杆狀菌屬)中所見,其中硫化合物如硫化氫、元素硫或硫代硫酸鹽被氧化為硫酸鹽。硫化合物充當電子供體並被消耗以產生 ATP。這些生物的碳源可以是二氧化碳(自養)或有機碳(異養)。[13][14][15]
    有機異養可以在有氧或有氧條件下發生;無機自養 (lithoautotrophy) 是在有氧條件下發生的。[16][17]

原生生物

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混合營養原生生物的傳統分類
在此圖中,Stoecker[18] 提出的開放框中的類型已與 Jones 提出的灰色框中的群組對齊。[19][20]
                              DIN = dissolved inorganic nutrients

為了表徵混合營養中的子域,已經提出了幾種非常相似的分類方案。以具有異養和光合作用能力的海洋原生生物為例: 根據瓊斯 (Jones) 所提出的分類方法[19] ,根據攝食和光合作用的相對作用,可分為四個混合營養群。

  • A:異食性(噬食性)是常態,只有在獵物濃度受到限制時,才會使用光能誘捕。
  • B: 光能汲取是主要的策略,攝食是在光線受限時才採用的輔助策略。
  • C: 光能營養導致生長與攝食都需要物質,當光線受限時會使用攝食。
  • D: 光能汲取是最常見的營養類型,噬能汲取只在光線極度受限的長時間黑暗時期使用。

Stoeker [18]提出的另一個方案也考慮到營養與生長因子 (growth factors) 的作用,並包括有光合共生體或保留獵物葉綠體的混合營養生物。此方案以效率來描述混合營養生物的特徵。

  • 類型1:「理想的混合營養生物」,同樣善於利用獵物和陽光
  • 類型2:以食物消耗補充光養活動
  • 類型3:主要為異養型,在獵物豐度極低時使用光養活動。[21]

另一項由 Mitra 等人提出的方案,則是針對海洋浮游混合營養生物進行分類,以便將混合營養生物納入生態系統建模中。[20]

  • 構成性混合營養生物 (Constitutive mixtotrophs, CMs):本身也能進行光合作用的攝食性生物。
  • 非構成性混合營養生物 (NCM):必須攝取獵物才能獲得光合作用能力的吞噬生物。NCMs 可進一步細分為
    • 特定非構成性混合營養生物 (SNCM),只能從特定的獵物獲得光合作用的能力 (可能是在細胞共生過程中只保留質體,或是在內共生過程中保留整個獵物細胞)
    • 一般非構成性混合營養生物 (GNCM),可從多種獵物獲得光合作用的能力
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Mitra等人用來推導浮游生物功能群的途徑[20]
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Mitra等人指出,這些不同類型的原生生物之間的複雜程度。[20]
(A) 吞噬性(無光養性); (B) 光養型(無吞噬作用); (C) 構成性混合營養型,具有先天的光養能力; (D) 從不同的光能獵物身上獲取光系統的通才非構成性混合營養生物; (E) 從特定獵物類型中獲取質體的特定非構成性混合營養生物; (F) 從內源共生體中獲取光系統的特定非構成性混合營養生物. DIM = 溶解的無機物質(胺、磷酸鹽等).                               DOM = 溶解的有機碳

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參考資料

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