Quimiotrofía
Los quimiótrofos son organismos que obtienen energía a través de la oxidación de donantes de electrónes de sus ambientes.[1] Estas moléculas pueden ser orgánicas (quimiorganótrofos) o inorgánicos (quimiolitótrofos). El término quimiótrofo se usa en contraste afotótrofo, los cuales utilizan energía solar. Quimiótrofo, puede ser cualquier autótrofo o heterotrófico. Los quimiótrofos se encuentran generalmente en el sedimento oceánico, a donde el sol no logra llegar, porque no necesitan de energía solar para producir energía. En el piso oceánico a menudo se encuentran volcanes submarinos los cuales pueden proporcionar calor para sustituir la luz solar que brinda calor.
Historia
Originalmente utilizado con un significado diferente, el término tomó su definición actual después de Lwoff y colaboradores (1946).[2][3]
Quimioautótrofo
Los quimioautótrofos o quimiótrofos autótrofos, del griego χημεία [jimía] ('sustancia química'), αὐτός [aftós] ('por sí mismo') y τροφή [trofí] ('nutrición, alimentación'), además de obtener energía de reacciones químicas, sintetizan todos los compuestos orgánicos necesarios de dióxido de carbono. Los quimioautótrofos utilizan fuentes de energía inorgánica, como ácido sulfídrico, azufre elemental, hierro ferroso, también hidrógeno molecular, y amoníaco. En su mayoría son bacterias o archaea que viven en entornos hostiles como fuentes hidrotermales, donde son los productores primarios en tales ecosistemas. Los quimioautótrofos generalmente se encuentran en varios grupos: metanogenos, halófilos, oxidantes del azufre, reductores de azufre, bacterias del anammox y termoacidófilos. Un ejemplo de uno de estos procariontes sería Sulfolobus.
Su crecimiento puede ser dramáticamente rápido, como Thiomicrospira crunogena con un tiempo de duplicación alrededor de una hora.
El término "quimiosíntesis", acuñado en 1897 por Wilhelm Pfeffer, originalmente estuvo definido como la producción de energía por oxidación de sustancias inorgánicas en asociación con autotrofía - qué sería nombrado hoy como quimiolitoautotrofía.[4][5]
Quimioheterótrofo
Los quimioheterótrofos o quimiótrofos heterótrofos, del griego χημεία [jimía] ('sustancia química'), ἕτερος [jéteros] ('otro, diferente') y τροφή [trofí] ('nutrición, alimentación'), son incapaces de fijar carbono para formar sus propio compuestos orgánicos . Estos pueden ser quimiolitoheterotrofos, utilizando fuentes de energía inorgánica como azufre o quimioorganoterotrofos, utilizando fuentes de energía orgánica como carbohidratos, lípidos, y proteínas.[6][7][8][9]
Bacterias oxidantes del hierro y manganeso
En los océanos profundos, las bacterias oxidantes del hierro obtienen la energía que necesitan para sus actividades al oxidar hierro(II) a hierro(III). El electrón extra obtenido de esta reacción, potencia las celdas, reemplazando o aumentando el fototrofismo tradicional.
- En general, las bacterias oxidantes del hierro pueden existir sólo en áreas con concentraciones altas de hierro, como camas de lava nueva o áreas deactividad hidrothermal (dónde allí está disuelto Fe). La mayoría del océano esta desprovisto de hierro, debido a dos procesos, el efecto oxidativo del oxígeno disuelto en el agua y la tendencia de los procariontes para tomar el hierro.
- Los mantos de lava suministran a las bacterias de hierro directamente del manto de la Tierra, pero solo las rocas ígneas recién formadas tienen niveles de hierro no oxidado lo suficientemente altos. Hay que agregar que el oxígeno es necesario para la reacción por lo tanto estas bacterias son mucho más comunes cerca de la superficie oceánica, donde el oxígeno es más abundante.
- Qué todavía es desconocido, exactamente, como las bacterias extraen hierro de la roca. Se acepta que existe algún mecanismo para digerir la roca, quizás a través de enzimas especializadas o compuestos brindan mas FeO a la superficie. Por mucho tiempo ha sido debatido sobre cuánto del desgaste de las rocas se debe a los componentes bióticos y cuánto puede ser atribuido a componentes abióticos.
- Las ventilas hidrotermales también liberan grandes cantidades de hierro disuelto al océano profundo, permitiendo a las bacterias sobrevivir. Además, el alto gradiente térmico alrededor de los sistemas de ventilación significa una amplia variedad de bacterias que pueden convivir, cada cual con su propio nicho de temperatura especializado.
- Independientemente del método catalítico utilizado, las bacterias quimioautótrofas proporcionan una significativa y frecuentemente fuente alimentaria para los ecosistemas marinos profundos - los cuales de otra forma reciben luz y nutrientes orgánicos limitados.
Las bacterias oxidantes del manganeso también usan las rocas ígneas de la misma forma; al oxidar Mn2+ a Mn4+. El manganeso es mucho más raro que el hierro en la costra oceánica, pero es mucho más fácil para las bacterias de extraer del vidrio ígneo. Además, el rendimiento de cada reacción de oxidación del manganeso aproximadamente duplica la energía comparándolo con una oxidación de hierro debido a que se obtienen dos veces el número de electrones. Se desconoce muchos sobre las bacterias oxidantes del manganeso porque no se han cultivado y documentado en gran medida.
Diagrama de flujo
- Autótrofo
- Quimioautótrofo
- Fotótrofo
- Heterótrofo
Véase también
Notas
- «Visions of Life on Mars in Earth’s Depths». 12 de septiembre de 2016. Consultado el 12 de septiembre de 2016.
- Nomenclatura de tipos nutritivos de microorganismos.
- Schneider
- El chemolithotrophic prokaryotes.
- Mecanismos de chemo-autotrophy..
- Principles of environmental engineering and science. 清华大学出版社. 2004. p. 133. ISBN 978-7-302-09724-2.
- Lengeler, Joseph W.; Drews, Gerhart; Schlegel, Hans Günter (1999). Biology of the Prokaryotes. Georg Thieme Verlag. p. 238. ISBN 978-3-13-108411-8.
- The Prokaryotes: Ecophysiology and biochemistry (3rd edición). Springer. 2006. p. 989. ISBN 978-0-387-25492-0.
- Bergey's manual of determinative bacteriology (9th edición). Lippincott Williams & Wilkins. 1994. p. 427. ISBN 978-0-683-00603-2.