Bacterias quimioautotróficas y quimiolitotróficas

Las bacterias autotróficas obtienen el carbono que necesitan para mantener la supervivencia y el crecimiento del dióxido de carbono (CO2). Para procesar esta fuente de carbono, las bacterias necesitan energía. Las bacterias quimioautótrofas y quimiolitótrofas obtienen su energía de la oxidación de compuestos inorgánicos (no carbónicos). Es decir, obtienen su energía de la energía ya almacenada en los compuestos químicos. Al oxidar los compuestos, la energía almacenada en los enlaces químicos puede utilizarse en los procesos celulares. Ejemplos de compuestos inorgánicos que son utilizados por estos tipos de bacterias son el azufre, el ion de amonio (NH4+), y el hierro ferroso (Fe2+).

La designación autótrofa significa «autoalimentación». En efecto, tanto los quimioautótrofos como los quimiolitótrofos son capaces de crecer en un medio libre de carbono. La designación lithotrophic significa «el comer de la roca,» atestiguando aún más la capacidad de estas bacterias para crecer en ambientes aparentemente inhóspitos.

La mayoría de las bacterias son chemotrophic. Si la fuente de energía consiste en sustancias químicas de gran tamaño y estructura compleja, como ocurre cuando las sustancias químicas proceden de organismos que estuvieron vivos, son las bacterias quimioautótrofas las que utilizan la fuente. Si las moléculas son pequeñas, como con los elementos listados arriba, ellos pueden ser utilizados por chemolithotrophs.

Sólo las bacterias son chemolithotrophs. Los quimioautótrofos incluyen bacterias, hongos , animales y protozoos.

Hay varios grupos comunes de bacterias quimioautótrofas. El primer grupo es el de las bacterias incoloras del azufre. Estas bacterias son distintas de las bacterias del azufre que utilizan la luz solar. Estas últimas contienen el compuesto clorofila, por lo que aparecen coloreadas. Las bacterias incoloras del azufre oxidan el sulfuro de hidrógeno (H2S) aceptando un electrón del compuesto. La aceptación de un electrón por un átomo de oxígeno crea agua y azufre. La energía de esta reacción se utiliza para reducir el dióxido de carbono y crear carbohidratos. Un ejemplo de una bacteria incolora del azufre es el género Thiothrix.

Otro tipo de quimioautótrofo es la bacteria del «hierro». Estas bacterias se encuentran más comúnmente como la capa de color oxidado y viscoso que se acumula en el interior de los tanques de los inodoros. En una serie de reacciones químicas similares a las de las bacterias del azufre, las bacterias del hierro oxidan los compuestos de hierro y utilizan la energía obtenida de esta reacción para impulsar la formación de carbohidratos. Ejemplos de bacterias del hierro son Thiobacillus ferrooxidans y Thiobacillus thiooxidans. Estas bacterias son comunes en la escorrentía de las minas de carbón. El agua es muy ácida y contiene hierro ferroso. Los quimioautótrofos prosperan en ese entorno.

Un tercer tipo de bacterias quimioautótrofas son las bacterias nitrificantes. Estos quimioautótrofos oxidan el amoníaco (NH3) a nitrato (NO3-). Las plantas pueden utilizar el nitrato como fuente de nutrientes. Estas bacterias nitrificantes son importantes en el funcionamiento del ciclo global del nitrógeno. Ejemplos de bacterias quimioautótrofas nitrificantes son Nitrosomonas y Nitrobacter.

La evolución de las bacterias para existir como quimioautótrofas o quimiolitótrofas les ha permitido ocupar nichos que de otro modo estarían desprovistos de vida bacteriana. Por ejemplo, en los últimos años los científicos han estudiado una cueva cerca de Lovell, Wyoming. Las aguas subterráneas que atraviesan la cueva contienen un fuerte ácido sulfúrico. Además, no hay luz solar. La única fuente de vida para las prósperas poblaciones bacterianas que se adhieren a las rocas son éstas y la química del agua subterránea.

El rendimiento energético del uso de compuestos inorgánicos no es ni de lejos tan grande como la energía que pueden obtener otros tipos de bacterias. Pero, los quimioautótrofos y los quimiolitótrofos no suelen enfrentarse a la competencia de otros microorganismos , por lo que la energía que son capaces de obtener es suficiente para mantener su existencia. De hecho, los procesos inorgánicos asociados a los quimioautótrofos y quimiolitótrofos pueden hacer de estas bacterias una de las fuentes más importantes de meteorización y erosión de las rocas en la Tierra.

La capacidad de las bacterias quimioautótrofas y quimiolitótrofas para prosperar gracias a la energía obtenida por los procesos inorgánicos es la base de las actividades metabólicas de los llamados extremófilos . Se trata de bacterias que viven en condiciones extremas de pH , temperatura o presión, como tres ejemplos. Además, se ha sugerido que las capacidades metabólicas de los extremófilos podrían duplicarse en cuerpos planetarios extraterrestres.

Ver también Metabolismo