ออโตโทรฟคือสิ่งมีชีวิตที่สามารถเปลี่ยนแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิต ให้เป็นพลังงานที่เก็บสะสมไว้ใน สารประกอบอินทรีย์ ซึ่ง สิ่งมีชีวิตอื่นสามารถนำไปใช้ได้

^{สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเอง ได้}จะสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน (เช่นคาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน ) โดยใช้คาร์บอนจากสารอย่างง่าย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์^{[ 1 ]}โดยทั่วไปจะใช้พลังงานจากแสงหรือปฏิกิริยาเคมีอนินทรีย์ [ ^{2 ]}สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ไม่ต้องการแหล่งคาร์บอนหรือพลังงานที่มีชีวิต และเป็นผู้ผลิตในห่วงโซ่อาหารเช่น พืชบนบกหรือสาหร่ายในน้ำ สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้สามารถลดคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์สำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพและเป็นเชื้อเพลิงเคมีที่เก็บสะสมไว้ สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ส่วนใหญ่ใช้น้ำเป็นตัวรีดิวซ์แต่บางชนิดสามารถใช้สารประกอบไฮโดรเจนอื่นๆ เช่นไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้

ออโตโทรฟใช้ส่วนหนึ่งของATPที่ผลิตขึ้นระหว่างการสังเคราะห์แสงหรือการออกซิเดชันของสารประกอบทางเคมีเพื่อลดNADP ⁺ให้เป็น NADPH เพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์^{[ 3 ]}

ผู้ผลิตขั้นต้นอยู่ในระดับโภชนาการ ที่ต่ำที่สุด และเป็นเหตุผลที่โลกสามารถดำรงชีวิตได้จนถึงทุกวันนี้^{[ 4 ]}

โฟโตออโตโทรฟเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสงโดยสร้างโมเลกุลอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นแหล่งคาร์บอนอนินทรีย์ ใน ที่สุด ^{[ 5 ]}

จุลินทรีย์เคโมลิโทโทรฟสร้างชีวมวลจากการออกซิเดชันของสารประกอบเคมีอนินทรีย์ มักพบในปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลลึกและรวมถึงอาร์เคียและแบคทีเรีย บางชนิด (สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว)

เคโมออโตโทรฟส่วนใหญ่เป็นลิโทโทรฟโดยใช้สารให้อิเล็กตรอนอนินทรีย์ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ก๊าซไฮโดรเจนกำมะถันธาตุแอมโมเนียมและเฟอร์รัสออกไซด์เป็นตัวรีดิวซ์ และใช้แหล่งไฮโดรเจนสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการปลดปล่อยพลังงานเคมี เคโมลิโทออโตโทรฟเป็นจุลินทรีย์ที่สังเคราะห์พลังงานผ่านการออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์^{[ 6 ]}พวกมันสามารถดำรงชีวิตได้อย่างสมบูรณ์ด้วย CO2 ในบรรยากาศ_และสารเคมีอนินทรีย์โดยไม่จำเป็นต้องใช้แสงหรือสารประกอบอินทรีย์ พวกมันเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์โดยใช้เอนไซม์โดยใช้สารตั้งต้นแร่ธาตุเพื่อสร้างพลังงาน ATP ^{[ 7 ]}สารตั้งต้นเหล่านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน เหล็ก ไนโตรเจน และกำมะถัน นิเวศวิทยาของพวกมันมักจะเฉพาะเจาะจงกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง รวมถึงปล่องไฮโดรเทอร์มอลในทะเลลึก ตะกอนชั้น และบ่อน้ำพุร้อนที่เป็นกรด^{[ 8 ]}

สิ่งมีชีวิตบางชนิดอาศัยสารประกอบอินทรีย์เป็นแหล่งคาร์บอนแต่สามารถใช้แสงหรือสารประกอบอนินทรีย์เป็นแหล่งพลังงานได้ สิ่งมีชีวิตดังกล่าว เรียกว่า มิกโซโทรฟสิ่งมีชีวิตที่ได้รับคาร์บอนจากสารประกอบอินทรีย์แต่ได้รับพลังงานจากแสงเรียกว่า โฟโตเฮเทอโรโทรฟในขณะที่สิ่งมีชีวิตที่ได้รับคาร์บอนจากสารประกอบอินทรีย์และพลังงานจากการออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์เรียกว่าเคโมลิโทเฮเทอโรโทรฟ^{[ 9 ]}

หลักฐานบ่งชี้ว่าเชื้อราบางชนิดอาจได้รับพลังงานจากรังสีไอออนไนซ์ ได้เช่นกัน : พบเชื้อราที่กินรังสี ดังกล่าวเจริญเติบโตอยู่ภายในเครื่องปฏิกรณ์ของ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล^{[ 10 ]}

คำว่าautotrophถูกบัญญัติโดยนักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมันAlbert Bernhard Frankในปี พ.ศ. 2435 ^{[ 11 ] [ 12 ]}มาจากคำภาษากรีกโบราณτροφή ( trophḗ ) ซึ่งหมายถึง "การบำรุงเลี้ยง" หรือ "อาหาร"

หากปราศจากผู้ผลิตขั้นต้น ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถผลิตพลังงานได้ด้วยตนเองระบบชีวภาพของโลกก็จะไม่สามารถดำรงอยู่ได้^{[ 5 ]}พืชและผู้ผลิตขั้นต้นอื่นๆ ผลิตพลังงานที่สิ่งมีชีวิตอื่นๆ บริโภค และออกซิเจนที่พวกมันหายใจ^{[ 5 ]}เชื่อกันว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกบนโลกคือผู้ผลิตขั้นต้นที่อาศัยอยู่บนพื้นมหาสมุทร^{[ 5 ]}

สิ่งมีชีวิต ที่สร้างอาหารเองได้ (Autotrophs) เป็นพื้นฐานสำคัญของห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศ ทั้งหมด ทั่วโลก พวกมันรับพลังงานจากสิ่งแวดล้อมในรูปของแสงแดดหรือสารเคมีอนินทรีย์ และใช้สร้างโมเลกุลเชื้อเพลิง เช่น คาร์โบไฮเดรต กลไกนี้เรียกว่าการผลิตขั้นต้น (Primary production ) สิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เรียกว่า สิ่งมี ชีวิตที่ต้องพึ่งพาอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น (Heterotrophs ) จะกินสิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้เป็นอาหารเพื่อทำหน้าที่ต่างๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต ดังนั้น สิ่งมีชีวิตที่ต้องพึ่งพาอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น – สัตว์ ทุกชนิด เชื้อราเกือบทั้งหมดและแบคทีเรียและโปรโตซัว ส่วนใหญ่ – จึงต้องพึ่งพาสิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ หรือผู้ผลิตขั้นต้นสำหรับวัตถุดิบและเชื้อเพลิงที่พวกมันต้องการ สิ่งมีชีวิตที่ ต้อง พึ่งพาอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่นได้รับพลังงานโดยการย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตหรือออกซิไดซ์โมเลกุลอินทรีย์ (คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน) ที่ได้จากอาหาร สิ่งมีชีวิตกินเนื้อ พึ่งพาสิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้โดยอ้อม เนื่องจากสารอาหารที่ได้รับจากเหยื่อที่ต้องพึ่งพาอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่นนั้นมาจากสิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ที่พวกมันกินเข้าไป

ระบบนิเวศส่วนใหญ่ได้รับการสนับสนุนจากการผลิตขั้นต้นแบบ ออโตโทรฟ ของพืชและไซยาโนแบคทีเรียที่ดักจับโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์พืชสามารถใช้พลังงานเพียงส่วนน้อย (ประมาณ 1%) สำหรับการสังเคราะห์แสง^{[ 13 ]}กระบวนการสังเคราะห์แสงจะแยกโมเลกุลของน้ำ (H ₂ O) ปล่อยออกซิเจน (O ₂ ) สู่ชั้นบรรยากาศ และลดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) เพื่อปล่อยอะตอมไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงให้กับ กระบวนการ เผาผลาญของการผลิตขั้นต้น พืชจะเปลี่ยนและเก็บพลังงานของโฟตอนเป็นพันธะเคมีของน้ำตาลอย่างง่ายในระหว่างการสังเคราะห์แสง น้ำตาลของพืชเหล่านี้จะถูกพอลิเมอไรซ์ เพื่อเก็บสะสมเป็น คาร์โบไฮเดรตสายยาวเช่น แป้งและเซลลูโลส กลูโคสยังใช้ในการสร้างไขมันและโปรตีนเมื่อออโตโทรฟถูกกินโดยเฮเทอโรโทรฟกล่าวคือ ผู้บริโภคเช่นสัตว์ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีนที่อยู่ในนั้นจะกลายเป็นแหล่งพลังงานสำหรับเฮเทอโรโทรฟ^{[ 14 ]}โปรตีนสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ไนเตรตซัลเฟตและฟอสเฟตในดิน^{[ 15 ] [ 16 ]}

สาหร่ายน้ำมีส่วนสำคัญต่อห่วงโซ่อาหารในแม่น้ำและลำธารเขตร้อน ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากผลผลิตปฐมภูมิสุทธิ ซึ่งเป็นกระบวนการทางนิเวศวิทยาพื้นฐานที่สะท้อนถึงปริมาณคาร์บอนที่สังเคราะห์ขึ้นภายในระบบนิเวศ คาร์บอนนี้ในที่สุดก็จะพร้อมใช้งานสำหรับผู้บริโภค ผลผลิตปฐมภูมิสุทธิแสดงให้เห็นว่าอัตราการผลิตปฐมภูมิในลำธารในเขตร้อนนั้นมากกว่าในระบบเขตอบอุ่นที่คล้ายคลึงกันอย่างน้อยหนึ่งลำดับขนาด^{[ 17 ]}

นักวิจัยเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตเซลล์แรกเริ่มไม่ใช่เฮเทอโรโทรฟ เนื่องจากพวกมันต้องพึ่งพาออโตโทรฟ เพราะสารตั้งต้นอินทรีย์ที่ส่งมาจากอวกาศนั้นมีความหลากหลายมากเกินไปที่จะสนับสนุนการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ หรือลดลงมากเกินไปจนไม่สามารถหมักได้ แต่พวกเขากลับคิดว่าเซลล์แรกเริ่มเป็นออโตโทรฟ^{[ 18 ]}ออโตโทรฟเหล่านี้อาจเป็นเคโมลิโทออโตโทรฟ ที่ชอบ อุณหภูมิ สูง และไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งอาศัยอยู่ในปล่องไฮโดรเทอร์มอลอัลคาไลน์ในทะเลลึก มุมมองนี้ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิวัฒนาการ – สรีรวิทยาและถิ่นที่อยู่ของบรรพบุรุษร่วมสากลสุดท้าย (LUCA) สันนิษฐานว่าเป็นแอนแอโรบที่ชอบอุณหภูมิสูงที่มีวิถี Wood-Ljungdahlชีวเคมีของมันเต็มไปด้วยคลัสเตอร์ FeS และกลไกปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ มันขึ้นอยู่กับ Fe, H ₂และCO ₂ ^{[ 18 ] [ 19 ]}ความเข้มข้นสูงของ K ⁺ที่มีอยู่ในไซโตซอลของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บ่งชี้ว่าสิ่งมีชีวิตเซลล์ยุคแรกมีNa ⁺ /H ⁺ antiportersหรืออาจจะเป็น symporters ^{[ 20 ]}สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้อาจวิวัฒนาการไปเป็นสิ่งมีชีวิตที่ต้องพึ่งพาอาหารจากภายนอกเมื่ออยู่ในสภาวะความดันย่อยของ H ₂ ต่ำ ซึ่งรูปแบบแรกของการพึ่งพาอาหารจากภายนอกน่าจะเป็นการหมักกรดอะมิโนและพิวรีนแบบคลอสทริเดียม^{[ 21 ]}มีการเสนอแนะว่าการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในที่ที่มีแสงอินฟราเรดใกล้ที่ จางๆ ซึ่งปล่อยออกมาจากปล่องไฮโดรเทอร์มอล เม็ดสีที่ออกฤทธิ์ทางเคมีแสงตัวแรกจึงคิดว่าเป็น Zn-tetrapyrroles ^{[ 22 ]}

สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิกกลุ่มแรกน่าจะวิวัฒนาการขึ้นในช่วงต้นยุคอาร์เคียน แต่แพร่หลายมากขึ้นในช่วงเหตุการณ์ออกซิเดชันครั้งใหญ่ ของโลก พร้อมกับการเพิ่มขึ้นของอัตราการสังเคราะห์ แสงแบบใช้ออกซิเจน โดย ไซยา โนแบคทีเรีย^{[ 23 ]}โฟโตออโตโทรฟวิวัฒนาการมาจาก แบคทีเรียเฮเท อโรโทรฟิกโดยการพัฒนาการสังเคราะห์แสง แบคทีเรียสังเคราะห์แสงกลุ่มแรกใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เนื่องจากไฮโดรเจนซัลไฟด์มีน้อย แบคทีเรียสังเคราะห์แสงบางชนิดจึงวิวัฒนาการให้ใช้น้ำในการสังเคราะห์แสง ทำให้เกิดไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 24 ]}

• อิเล็กโทรลิโทออโตโทรฟ
• อิเล็กโทรโทรฟ
• เฮเทอโรโทรฟ
• โภชนาการแบบเฮเทอโรโทรฟิก
• ออร์แกโนโทรฟ
• กลุ่มโภชนาการหลัก

ค้นหาคำว่า autotrophใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

• "ชีววิทยาของไลเคนและสิ่งแวดล้อม" . lichen.com . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2018 . สืบค้นเมื่อเมื่อวันที่ 11 พฤษภาคม 2014 .
• " เกร็ดความรู้สนุกๆ เกี่ยวกับรา: ไลเคนเป็นรา!" herbarium.usu.edu เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 2017 เรียกดูเมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2026
• "ไลเคน" . archive.bio.ed.ac.uk .