Quimioautótrofo
Definición de quimioautótrofos
Los quimioautótrofos son células que crean su propia energía y materiales biológicos a partir de sustancias químicas inorgánicas.
En la naturaleza, los «autótrofos» son organismos que no necesitan comer porque producen sus propios materiales biológicos y energía. Este término proviene del griego «auto» para «uno mismo» y «trofeo» para «comer» o «alimentar».
Los autótrofos forman la base de todas las cadenas alimentarias: son los organismos que crean azúcares, proteínas, lípidos y otros materiales para la vida. Todos los demás organismos sobreviven comiendo autótrofos u otros organismos que son alimentados por la cadena alimentaria autótrofos .
Los dos tipos principales de autótrofos son los quimioautótrofos y los fotoautótrofos. Los fotoautótrofos utilizan la energía de la luz solar para fabricar sus materiales biológicos. Estos incluyen plantas verdes y algas fotosintetizadoras .
Este diagrama de flujo puede ser útil para determinar si un organismo es autótrofo y, de ser así, de qué tipo es:
Los quimioautótrofos, por otro lado, obtienen energía para sus funciones vitales a partir de sustancias químicas inorgánicas. Se alimentan de sustancias químicas que son buenos donantes de electrones, como sulfuro de hidrógeno, azufre o hierro.
Como todos los autótrofos, los quimioautótrofos son capaces de «fijar» el carbono. Toman átomos de carbono de compuestos inorgánicos, como el dióxido de carbono, y lo utilizan para fabricar compuestos orgánicos como azúcares, proteínas y lípidos.
Los quimioautótrofos se encuentran comúnmente en ambientes donde las plantas no pueden sobrevivir, como en el fondo del océano o en aguas termales ácidas.
Algunos tipos de quimioautótrofos también desempeñan un papel fundamental en los ecosistemas basados en plantas . Aunque las plantas realizan la fijación de carbono en estos ecosistemas, muchas plantas dependen de las bacterias quimioautótrofas para fijar el nitrógeno, que es necesario para producir aminoácidos y proteínas.
Función de quimioautótrofos
Base de ecosistemas sin luz solar
Los quimioautótrofos forman la base de la pirámide energética de los ecosistemas donde los fotosintetizadores no pueden sobrevivir. Sin quimioautótrofos, la vida solo podría existir donde la energía pudiera derivarse de la luz solar.
Son la base de algunos ecosistemas de aguas profundas, como los que existen alrededor de los respiraderos hidrotermales de aguas profundas.
Los científicos han especulado que los quimioautótrofos podrían formar la base de la vida en planetas que reciben menos luz solar que la Tierra.
Fijación de nitrogeno
Un tipo de quimioautótrofo, Nitrosomonas , desempeña el papel fundamental de fijar nitrógeno en el suelo de algunos ecosistemas. Como la mayoría de los quimioautótrofos, las Nitrosomonas pueden tomar sustancias químicas tóxicas, en este caso amoníaco, y convertirlas en materiales de por vida.
Nitrosomonas recolecta nitrógeno del amoníaco y lo fija en compuestos orgánicos que luego pueden usarse para producir aminoácidos, proteínas y otros materiales cruciales para la vida.
Posible origen de la vida
No tenemos fósiles de las primeras células de la Tierra, por lo que no podemos decir en este momento cómo eran. Sabemos que tenían que ser autótrofos, ya que tendrían que producir todos sus propios materiales orgánicos.
Algunos científicos piensan que las primeras células probablemente fueron fotoautótrofas, derivando energía de la luz solar, pero otros científicos creen que las primeras células pueden haber sido quimioautótrofas y que la fotosíntesis puede haber evolucionado más tarde.
Si es cierto, ¡esto nos convertiría a todos en descendientes de quimioautótrofos!
Ejemplos de quimioautótrofos
Nitrosomonas
Nitrosomonas es un género de bacterias fijadoras de nitrógeno.
Como habrá adivinado, «fijación de nitrógeno» significa tomar nitrógeno de compuestos inorgánicos, como el amoníaco, y ensamblarlo en compuestos orgánicos, como los aminoácidos.
La fijación de nitrógeno es crucial para muchos ecosistemas, incluso algunos que dependen principalmente de las plantas. Muchas plantas no pueden fijar su propio nitrógeno, lo que significa que necesitan bacterias fijadoras de nitrógeno en el suelo o no pueden obtener los compuestos nitrogenados que necesitan para vivir.
La fijación de nitrógeno es un concepto extremadamente importante en la agricultura, donde muchos cultivos no pueden realizar la fijación de nitrógeno por sí mismos. Para asegurarse de que el suelo contenga suficientes compuestos orgánicos de nitrógeno para crecer, los agricultores se aseguran de que haya suficientes bacterias fijadoras de nitrógeno para sustentar sus cultivos, o agregan compuestos artificiales de nitrógeno en forma de fertilizantes.
Es de destacar que algunas bacterias fijadoras de nitrógeno han desarrollado relaciones simbióticas permanentes con ciertas especies de plantas . Estos incluyen las bacterias simbióticas que se encuentran en los nódulos en las raíces de las plantas «fijadoras de nitrógeno» como las leguminosas. Sin embargo, estas bacterias fijadoras de nitrógeno no son quimioautótrofas, ya que han evolucionado para depender de sus plantas hospedantes como alimento. Ya no son autótrofos, ya que ya no pueden alimentarse por sí mismos.
Otros tipos de bacterias fijadoras de nitrógeno siguen siendo independientes y siguen siendo quimioautótrofas.
Bacterias de hierro
Las bacterias del hierro son un tipo de bacterias que obtienen energía oxidando el hierro ferroso que se disuelve en agua.
Debido a que obtienen su energía del hierro, pueden vivir en agua con concentraciones de hierro que matarían a la mayoría de los organismos. Las bacterias de hierro se pueden encontrar en pozos, ríos y fuentes termales ricos en hierro.
A veces se los considera una plaga porque el hierro oxidado que producen puede manchar los lavabos, los inodoros, la ropa y otros materiales si llega al suministro de agua. Esto es particularmente común con el agua de pozo, que no pasa por el mismo proceso de filtración por el que pasa el agua del grifo municipal.
Sin embargo, las bacterias del hierro también han sido aliadas de algunas industrias. En la industria de la minería del hierro, se está investigando cómo utilizar estas bacterias para capturar y purificar el hierro que de otro modo no sería accesible para los seres humanos porque se disuelve en agua o se mezcla con otros minerales.
Metanógenos
Los metanógenos son bacterias que producen metano. Son quimioautótrofos, cuya energía de los electrones que se encuentran en el gas hidrógeno para producir metano y otros compuestos orgánicos.
Los metanógenos se pueden encontrar en el fondo del océano, donde pueden crear enormes burbujas de metano debajo del fondo del océano. También se pueden encontrar en pantanos y marismas, donde son responsables de producir metano «gas de pantano».
Algunos metanógenos viven en las entrañas de los rumiantes como las vacas y, en menor medida, en las entrañas de los humanos. ¡Eso significa que hay quimioautótrofos viviendo en su propio cuerpo!
El metano es un gas de efecto invernadero extremadamente poderoso, con el poder de atrapar mucho más calor del sol que el dióxido de carbono. Debido a que pequeñas cantidades de metano pueden ser un gas de efecto invernadero tan poderoso, muchos ambientalistas están preocupados por la industria de la carne de res, que cría millones de ganado cuyas entrañas albergan muchos billones de bacterias productoras de metano.
Se cree que reducir la cría de ganado y el consumo de carne de res sería una forma poderosa de luchar contra el cambio climático provocado por el hombre causado por los gases de efecto invernadero.
Términos de biología relacionados
- Autótrofo: cualquier organismo que produce energía deriva de fuentes inorgánicas y la utiliza para crear moléculas orgánicas.
- Fijación de carbono: proceso mediante el cual el carbono de moléculas inorgánicas, como el dióxido de carbono, se ensambla en moléculas orgánicas como azúcares, proteínas y lípidos.
- Fotoautótrofo: organismo que utiliza la energía de la luz solar para alimentar sus actividades celulares y crear moléculas orgánicas.
