ในทางชีวเคมีการสังเคราะห์ทางเคมีคือการเปลี่ยนโมเลกุลที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งโมเลกุล (โดยปกติคือคาร์บอนไดออกไซด์หรือมีเทน) และสารอาหารให้กลายเป็นสารอินทรีย์โดยใช้การออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์ (เช่น ก๊าซไฮโดรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์)หรือไอออนเหล็กเป็นแหล่งพลังงานแทนที่จะใช้แสงแดดเหมือนในการสังเคราะห์แสง สิ่ง มีชีวิตที่สร้างคาร์บอนจากคาร์บอนไดออกไซด์ ผ่านการสังเคราะห์ทางเคมีเรียกว่า เคโมออโตโทรฟมีความหลากหลายทางสายพันธุ์ กลุ่มที่รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่มีความสำคัญทางชีวธรณีเคมี ได้แก่ แกมมาโปรทีโอแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์กำมะถัน แคมปิโลแบคเทอ โรตา อควิฟิ โคตา อาร์เคี ยที่สร้างมีเทนและแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์เหล็ก ในสภาวะ เป็นกลาง

จุลินทรีย์จำนวนมากในบริเวณที่มืดมิดของมหาสมุทรใช้กระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีเพื่อสร้างชีวมวลจากโมเลกุลคาร์บอนเดี่ยว สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท ในบริเวณที่พบโมเลกุลไฮโดรเจน (H₂) ได้ยาก_{พลังงาน}ที่ได้จากปฏิกิริยาระหว่าง CO₂ _และ H₂ ₍ซึ่งนำไปสู่การผลิตมีเทน CH₄ ₎อาจมีมากพอที่จะขับเคลื่อนการผลิตชีวมวล ในทางกลับกัน ในสภาพแวดล้อมทางทะเลส่วนใหญ่ พลังงานสำหรับการสังเคราะห์ทางเคมีได้มาจากปฏิกิริยาที่สารต่างๆ เช่นไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือแอมโมเนียถูกออกซิไดซ์ ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้โดยมีหรือไม่มีออกซิเจน

จุลินทรีย์สังเคราะห์ทางเคมีจำนวนมากถูกสิ่งมีชีวิตอื่นในมหาสมุทรบริโภค และ ความสัมพันธ์ แบบพึ่งพา อาศัยกันระหว่างจุลินทรีย์สังเคราะห์ทางเคมี กับ จุลินทรีย์เฮเท อโรโทรฟที่หายใจนั้นพบได้ทั่วไป ประชากรสัตว์จำนวนมากสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยการผลิตขั้น ทุติยภูมิแบบสังเคราะห์ทางเคมี ในบริเวณปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล แคลทเรตมีเทนแหล่งน้ำเย็น ใต้ ทะเลซากวาฬและน้ำในถ้ำที่แยกตัวออกมา

มีการตั้งสมมติฐานว่าเคมีสังเคราะห์แบบไม่ใช้ออกซิเจนอาจสนับสนุนสิ่งมีชีวิตใต้พื้นผิวของดาวอังคารดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีและดาวเคราะห์ดวงอื่น^{[ 1 ]}เคมีสังเคราะห์อาจเป็นกระบวนการเผาผลาญประเภทแรกที่วิวัฒนาการบนโลก ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาการหายใจระดับเซลล์และการสังเคราะห์แสงในภายหลัง

หนอนท่อยักษ์ใช้แบคทีเรียในโทรโฟโซมเพื่อตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ (โดยใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นแหล่งพลังงาน) และผลิตน้ำตาลและกรดอะมิโน^{[ 2 ]}

18 H ₂ S + 6CO ₂ + 3 O ₂ → C ₆ H ₁₂ O ₆ ( คาร์โบไฮเดรต ) + 12 H ₂ O + 18 S

แทนที่จะปล่อย ก๊าซ ออกซิเจนในขณะที่ตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เหมือนในกระบวนการสังเคราะห์แสงการสังเคราะห์ทางเคมีของไฮโดรเจนซัลไฟด์จะสร้างก้อนกำมะถันที่เป็นของแข็งในกระบวนการ ในแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ทางเคมีได้เอง (chemoautotrophy) เช่น แบคทีเรีย กำมะถันสีม่วง^{[ 3 ]}จะมีก้อนกำมะถันสีเหลืองปรากฏให้เห็นในไซโตพลาสซึม

ในปี พ.ศ. 2333 Sergei Winogradskyได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับกระบวนการชีวิตแบบใหม่ที่เรียกว่า "anorgoxydant" ^{[ 4 ]}การค้นพบของเขาชี้ให้เห็นว่าจุลินทรีย์บางชนิดสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยสารอนินทรีย์เพียงอย่างเดียว และเกิดขึ้นระหว่างการวิจัยทางสรีรวิทยาของเขาในช่วงปี พ.ศ. 2423 ในเมือง StrasbourgและZürichเกี่ยวกับแบคทีเรียที่มีกำมะถัน เหล็ก และไนโตรเจน

ในปี ค.ศ. 1897 Wilhelm Pfefferได้บัญญัติศัพท์คำว่า "เคมีสังเคราะห์" สำหรับการผลิตพลังงานโดยการออกซิเดชันของสารอนินทรีย์ ร่วมกับ การดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ แบบออโตโทรฟิกซึ่งในปัจจุบันจะเรียกว่า เคมีลิโทออโตโทรฟี ต่อมา คำนี้ได้รับการขยายให้รวมถึง เคมีออร์กาโนออโตโทรฟ ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่ใช้สารตั้งต้นพลังงานอินทรีย์เพื่อดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 5 ]}ดังนั้น เคมีสังเคราะห์จึงอาจถือได้ว่าเป็นคำพ้องความหมายของเคมีออโตโทรฟี

คำว่า " เคมีบำบัด " ซึ่งมีความหมายไม่เข้มงวดนัก ถูกนำมาใช้ในช่วงทศวรรษ 1940 โดยAndré Lwoffสำหรับการผลิตพลังงานโดยการออกซิเดชันของตัวให้อิเล็กตรอน ไม่ว่าจะเป็นสารอินทรีย์หรือไม่ก็ตาม ซึ่งเกี่ยวข้องกับออโตโทรฟีหรือเฮเทอโรโทรฟี^{[ 6 ] [ 7 ]}

สัตว์ที่อาศัยอยู่บริเวณปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล

ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลที่จุลินทรีย์ทำการสังเคราะห์ทางเคมีบนสันเขาแปซิฟิกตะวันออกและสัตว์ทะเล ที่ซับซ้อนใน บริเวณปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล เช่นกุ้งกุ้งมังกรและหอยแมลงภู่

ข้อเสนอแนะของ Winogradsky ได้รับการยืนยันเกือบ 90 ปีต่อมา เมื่อมีการค้นพบปล่อง ระบายความร้อนใต้ ทะเล ในช่วงทศวรรษ 1970 น้ำพุร้อนและสิ่งมีชีวิตแปลกประหลาดถูกค้นพบโดย Alvinเรือดำน้ำสำรวจทะเลลึกลำแรกของโลก ในปี 1977 ที่รอยแยกกาลาปากอสในเวลาเดียวกันนั้นColleen Cavanaugh นักศึกษาปริญญาโทในขณะนั้น ได้เสนอแบคทีเรียสังเคราะห์เคมีที่ออกซิไดซ์ซัลไฟด์หรือกำมะถันธาตุเป็นกลไกที่ทำให้หนอนท่อสามารถอยู่รอดได้ใกล้ปล่องระบายความร้อนใต้ทะเล ต่อมา Cavanaugh สามารถยืนยันได้ว่านี่เป็นวิธีการที่หนอนสามารถเจริญเติบโตได้จริง และโดยทั่วไปแล้วได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบการสังเคราะห์เคมี^{[ 8 ]}

รายการ โทรทัศน์ในปี 2004 ที่ดำเนินรายการโดยBill Nyeได้ตั้งชื่อเคมีสังเคราะห์ว่าเป็นหนึ่งใน 100 การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล^{[ 9 ] [ 10 ]}

ในปี 2556 นักวิจัยรายงานการค้นพบแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในหินของเปลือกโลกใต้มหาสมุทรใต้ชั้นตะกอนหนา และแยกจากปล่องไฮโดรเทอร์มอลที่ก่อตัวขึ้นตามขอบของแผ่นเปลือกโลกผลการค้นพบเบื้องต้นคือแบคทีเรียเหล่านี้ดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยไฮโดรเจนที่เกิดจากการรีดิวซ์ทางเคมีของโอลิวีนโดยน้ำทะเลที่ไหลเวียนอยู่ในเส้นแร่ขนาดเล็กที่แทรกซึมอยู่ในหินบะซอลต์ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเปลือกโลกใต้มหาสมุทร แบคทีเรียเหล่านี้สังเคราะห์มีเทนโดยการรวมไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 11 ]}

แม้ว่ากระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีจะเป็นที่รู้จักมานานกว่าร้อยปีแล้ว แต่ความสำคัญของมันยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบันในการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีในวัฏจักรทางชีวธรณีเคมี ปัจจุบัน กระบวนการสำคัญของแบคทีเรียไนตริฟายเออร์ ซึ่งนำไปสู่การออกซิเดชันของแอมโมเนียเป็นกรดไนตริก ยังคงต้องการการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์และการวิจัยเพิ่มเติม ความสามารถของแบคทีเรียในการเปลี่ยนสารอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ชี้ให้เห็นว่าการสังเคราะห์ทางเคมีสามารถสะสมทรัพยากรที่มีค่าสำหรับความต้องการของมนุษย์ได้

กลุ่มจุลินทรีย์สังเคราะห์ทางเคมีในสภาพแวดล้อมต่างๆ มีความสำคัญต่อระบบชีวภาพในแง่ของนิเวศวิทยา วิวัฒนาการ และภูมิศาสตร์ชีวภาพ รวมถึงศักยภาพในการเป็นตัวบ่งชี้ความพร้อมของแหล่งพลังงานไฮโดรคาร์บอนถาวร ในกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี แบคทีเรียจะผลิตสารอินทรีย์ในบริเวณที่ไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้ การแยกแบคทีเรียลดซัลเฟตที่ทนความร้อนอย่างThermodesulfovibrio yellowstoniiและจุลินทรีย์สังเคราะห์ทางเคมีชนิดอื่นๆ เปิดโอกาสสำหรับการวิจัยเพิ่มเติม ดังนั้น ความสำคัญของการสังเคราะห์ทางเคมีจึงยังคงมีความเกี่ยวข้องสำหรับการนำไปใช้ในเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรม การอนุรักษ์ระบบนิเวศ และชีวิตมนุษย์โดยทั่วไป

• กลุ่มโภชนาการหลัก
• ออโตโทรฟ
• เฮเทอโรโทรฟ
• การสังเคราะห์แสง
• ถ้ำเคลื่อนที่

• ชุมชนเคมีสังเคราะห์ในอ่าวเม็กซิโกเก็บถาวรเมื่อ 28 พฤษภาคม 2010 ที่Wayback Machine