En bioquímica, quimiosíntesis es la conversión biológica de una o más moléculas que contienen carbono (por lo general de dióxido de carbono o metano ) y nutrientes en materia orgánica utilizando la oxidación de compuestos inorgánicos (por ejemplo, hidrógeno gas, sulfuro de hidrógeno ) o ferrosos iones como fuente de energía, en lugar de la luz solar, como en la fotosíntesis . Quimioautótrofos , organismos que obtienen carbono a partir del dióxido de carbono.mediante quimiosíntesis, son filogenéticamente diversos. Los grupos que incluyen taxones conspicuos o biogeoquímicamente importantes incluyen las proteobacterias gamma y épsilon oxidantes de azufre , las Aquificae , las arqueas metanogénicas y las bacterias oxidantes de hierro neutrofílicas .
Muchos microorganismos de las regiones oscuras de los océanos utilizan la quimiosíntesis para producir biomasa a partir de moléculas de carbono individuales. Se pueden distinguir dos categorías. En los raros lugares donde están disponibles las moléculas de hidrógeno (H 2 ), la energía disponible de la reacción entre el CO 2 y el H 2 (que conduce a la producción de metano, CH 4 ) puede ser lo suficientemente grande como para impulsar la producción de biomasa. Alternativamente, en la mayoría de los ambientes oceánicos, la energía para la quimiosíntesis se deriva de reacciones en las que se oxidan sustancias como el sulfuro de hidrógeno o el amoníaco . Esto puede ocurrir con o sin presencia de oxígeno.
Muchos microorganismos quimiosintéticos son consumidos por otros organismos en el océano, y las asociaciones simbióticas entre quimiosintetizadores y heterótrofos que respiran son bastante comunes. Grandes poblaciones de animales pueden ser sustentadas por producción secundaria quimiosintética en respiraderos hidrotermales , clatratos de metano , filtraciones frías , caídas de ballenas y agua de cuevas aisladas .
Se ha planteado la hipótesis de que la quimiosíntesis anaeróbica puede sustentar la vida debajo de la superficie de Marte , la luna Europa de Júpiter y otros planetas. [1] La quimiosíntesis también puede haber sido el primer tipo de metabolismo que evolucionó en la Tierra, abriendo el camino para que la respiración celular y la fotosíntesis se desarrollen más tarde.
Proceso de quimiosíntesis de sulfuro de hidrógeno [ editar ]
Los gusanos de tubo gigantes usan bacterias en su trofosoma para fijar dióxido de carbono (usando sulfuro de hidrógeno como electrón y oxígeno [2] o nitrato como fuente de energía) y producen azúcares y aminoácidos . [3] Algunas reacciones producen azufre:
- quimiosíntesis de sulfuro de hidrógeno: [4]
- 18 H 2 S + 6CO 2 + 3 O 2 → C 6 H 12 O 6 ( carbohidrato ) + 12 H 2 O + 18 S
En lugar de liberar gas oxígeno mientras se fija dióxido de carbono como en la fotosíntesis , la quimiosíntesis de sulfuro de hidrógeno produce glóbulos sólidos de azufre en el proceso. En bacterias capaces de quimioautotrofia (una forma de quimiosíntesis), como las bacterias de azufre púrpura , [5] los glóbulos amarillos de azufre están presentes y son visibles en el citoplasma.
Descubrimiento [ editar ]
En 1890, Sergei Winogradsky propuso un nuevo tipo de proceso de vida llamado "anorgoxydant". Su descubrimiento sugirió que algunos microbios podrían vivir únicamente de materia inorgánica y surgieron durante su investigación fisiológica en la década de 1880 en Estrasburgo y Zúrich sobre bacterias de azufre, hierro y nitrógeno.
En 1897, Wilhelm Pfeffer acuñó el término "quimiosíntesis" para la producción de energía por oxidación de sustancias inorgánicas, en asociación con la asimilación autótrofa de dióxido de carbono, lo que hoy se llamaría quimioautotrofia. Posteriormente, el término se ampliaría para incluir también quimioorganoautótrofos, que son organismos que utilizan sustratos de energía orgánica para asimilar el dióxido de carbono. [6] Por tanto, la quimiosíntesis puede considerarse sinónimo de quimioautotrofia .
El término " quimiotrofia ", menos restrictivo, sería introducido en la década de 1940 por André Lwoff para la producción de energía por oxidación de donantes de electrones, orgánicos o no, asociados a la auto- o heterotrofia. [7] [8]
Respiraderos hidrotermales [ editar ]
La sugerencia de Winogradsky se confirmó casi 90 años después, cuando se predijo la existencia de respiraderos oceánicos hidrotermales en la década de 1970. Las aguas termales y las extrañas criaturas fueron descubiertas por Alvin , el primer sumergible de aguas profundas del mundo, en 1977 en el Rift de Galápagos . Aproximadamente al mismo tiempo, la entonces estudiante de posgrado Colleen Cavanaugh propuso bacterias quimiosintéticas que oxidan sulfuros o azufre elemental como un mecanismo por el cual los gusanos de tubo podrían sobrevivir cerca de respiraderos hidrotermales. Más tarde, Cavanaugh logró confirmar que este era de hecho el método por el cual los gusanos podían prosperar, y generalmente se le atribuye el descubrimiento de la quimiosíntesis. [9]
Una serie de televisión de 2004 presentada por Bill Nye nombró a la quimiosíntesis como uno de los 100 mayores descubrimientos científicos de todos los tiempos. [10] [11]
Corteza oceánica [ editar ]
En 2013, los investigadores informaron sobre el descubrimiento de bacterias que viven en la roca de la corteza oceánica debajo de las gruesas capas de sedimento, y además de los respiraderos hidrotermales que se forman a lo largo de los bordes de las placas tectónicas . Los hallazgos preliminares son que estas bacterias subsisten con el hidrógeno producido por la reducción química del olivino por el agua de mar que circula en las pequeñas venas que impregnan el basalto que comprende la corteza oceánica. Las bacterias sintetizan metano combinando hidrógeno y dióxido de carbono. [12]
Ver también [ editar ]
- Grupos nutricionales primarios
- Autótrofo
- Heterótrofo
- Fotosíntesis
- Cueva móvil
Referencias [ editar ]
- ^ Julian Chela-Flores (2000): "Microbios terrestres como candidatos para la supervivencia en Marte y Europa", en: Seckbach, Joseph (ed.) Viaje a mundos microbianos diversos: adaptación a entornos exóticos , Springer, págs. 387-398. ISBN 0-7923-6020-6
- ^ Schmidt-Rohr, Klaus (2020). "El oxígeno es la molécula de alta energía que alimenta la vida multicelular compleja: correcciones fundamentales a la bioenergética tradicional" . ACS Omega . 5 (5): 2221–2233. doi : 10.1021 / acsomega.9b03352 . ISSN 2470-1343 .
- ^ Biotecnología para la gestión ambiental y la recuperación de recursos . Saltador. 2013. p. 179. ISBN 978-81-322-0876-1.
- ^ "Quimiolitotrofia | Microbiología ilimitada" . cursos.lumenlearning.com . Consultado el 11 de abril de 2020 .
- ^ Las bacterias fototróficas púrpuras . Hunter, C. Neil. Dordrecht: Springer. 2009. ISBN 978-1-4020-8814-8. OCLC 304494953 .CS1 maint: otros ( enlace )
- ^ Kellerman, MI; et al. (2012). "Autotrofia como modo predominante de fijación de carbono en comunidades microbianas oxidantes de metano anaeróbicas" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109 (47): 19321–19326. doi : 10.1073 / pnas.1208795109 . PMC 3511159 . PMID 23129626 .
- ^ Kelly, DP; Wood, AP (2006). "Los procariotas quimiolitotróficos" . Los procariotas . Nueva York: Springer. págs. 441–456. doi : 10.1007 / 0-387-30742-7_15 . ISBN 978-0-387-25492-0.
- ^ Schlegel, HG (1975). "Mecanismos de quimio-autotrofia" (PDF) . En Kinne, O. (ed.). Ecología Marina . Vol. 2, Parte I. págs. 9–60. ISBN 0-471-48004-5.
- ^ Cavenaugh, Colleen M .; et al. (1981). "Células procariotas en los gusanos del tubo de ventilación hidrotermal Rifttia Jones: posibles simbiontes quimioautotróficos". Ciencia . 213 (4505): 340–342. doi : 10.1126 / science.213.4505.340 . PMID 17819907 .
- ^ "100 mayores descubrimientos (2004-2005)" . IMDb .
- ^ "Grandes descubrimientos" . Ciencia . Archivado desde el original el 19 de marzo de 2013. Vea los "Grandes descubrimientos de la evolución" en línea.
- ^ "Vida en lo profundo de la corteza oceánica sostenida por energía del interior de la Tierra" . ScienceDaily . 14 de marzo de 2013 . Consultado el 16 de marzo de 2013 .
Enlaces externos [ editar ]
- Comunidades quimiosintéticas en el Golfo de México
