Los quimiótrofos son organismos que obtienen energía mediante la oxidación de donantes de electrones en sus entornos. [1] Estas moléculas pueden ser orgánicas ( quimioorganótrofas ) o inorgánicas ( quimiolitrótrofas ). La designación de quimiótrofos contrasta con los fotótrofos , que utilizan energía solar. Los quimiótrofos pueden ser autótrofos o heterótrofos . Los quimiótrofos se pueden encontrar en los fondos oceánicos donde la luz del sol no puede llegar. O por encima del suelo, como en el caso de las bacterias del hierro.
Los quimioautótrofos (o autótrofos quimiotróficos) (en griego : Chemo (χημεία) = químico, auto (εαυτός) = self, trph (τροφή) = nutrición), además de obtener energía de las reacciones químicas , sintetizan todos los compuestos orgánicos necesarios a partir del dióxido de carbono . Los quimioautótrofos pueden usar fuentes de electrones inorgánicos como sulfuro de hidrógeno , azufre elemental , hierro ferroso , hidrógeno molecular y amoníaco o fuentes orgánicas. La mayoría de los quimioautótrofos son extremófilos , bacterias o arqueas que viven en entornos hostiles (como respiraderos de aguas profundas) y son los principales productores de dichos ecosistemas . Los quimioautótrofos generalmente se dividen en varios grupos: metanógenos , oxidantes y reductores de azufre , nitrificantes , bacterias anammox y termoacidófilos . Un ejemplo de uno de estos procariotas sería Sulfolobus . El crecimiento quimiolitotrófico puede ser dramáticamente rápido, como Hydrogenovibrio crunogenus con un tiempo de duplicación de alrededor de una hora. [2] [3]
El término " quimiosíntesis ", acuñado en 1897 por Wilhelm Pfeffer , originalmente se definió como la producción de energía mediante la oxidación de sustancias inorgánicas en asociación con autotrofia -lo que sería nombrado hoy como chemolithoautotrophy. Posteriormente, el término incluiría también la quimioorganoautotrofia, es decir, puede verse como sinónimo de quimioautotrofia. [4] [5]
Los quimioheterótrofos (o heterótrofos quimiotróficos) ( Gr : Chemo (χημία) = químico, hetero (ἕτερος) = (an) other, trph (τροφιά) = nutrición) son incapaces de fijar carbono para formar sus propios compuestos orgánicos. Los quimioheterótrofos pueden ser quimioheterótrofos, utilizando fuentes de electrones inorgánicos como azufre o, mucho más comúnmente, quimioorganoheterótrofos, utilizando fuentes de electrones orgánicos como carbohidratos , lípidos y proteínas . [6] [7] [8] [9] La mayoría de los animales y hongos son ejemplos de quimioheterótrofos, que obtienen la mayor parte de su energía del O 2 . [10] Los halófilos son quimioheterótrofos.
En los océanos profundos, las bacterias oxidantes del hierro obtienen sus necesidades energéticas al oxidar el hierro ferroso (Fe 2+ ) a hierro férrico (Fe 3+ ). El electrón conservado de esta reacción reduce la cadena respiratoria y, por lo tanto, se puede utilizar en la síntesis de ATP por transporte directo de electrones o NADH por transporte inverso de electrones , reemplazando o aumentando el fototrofismo tradicional .
Las bacterias oxidantes del manganeso también utilizan las rocas de lava ígnea de la misma manera; oxidando el manganeso manganoso (Mn 2+ ) en manganeso mangánico (Mn 4+ ). El manganeso es más escaso que la corteza oceánica de hierro, pero es mucho más fácil de extraer para las bacterias del vidrio ígneo. Además, cada oxidación de manganeso dona dos electrones a la celda en lugar de uno por cada oxidación de hierro, aunque la cantidad de ATP o NADH que se puede sintetizar en pareja a estas reacciones varía con el pH y la termodinámica de reacción específica en términos de la cantidad de Gibbs. cambio de energía libre que hay durante las reacciones de oxidación versus el cambio de energía requerido para la formación de ATP oNADH , todos los cuales varían con la concentración, el pH, etc. Aún se desconoce mucho acerca de las bacterias oxidantes del manganeso porque no se han cultivado ni documentado en gran medida.