Batteri chemioautotrofi e chemolitotrofi

I batteri autotrofi ottengono il carbonio di cui hanno bisogno per sostenere la sopravvivenza e la crescita dall’anidride carbonica (CO2). Per elaborare questa fonte di carbonio, i batteri hanno bisogno di energia. I batteri chemioautotrofi e i batteri chemolitirofi ottengono la loro energia dall’ossidazione di composti inorganici (non di carbonio). Cioè, ricavano la loro energia dall’energia già immagazzinata nei composti chimici. Ossidando i composti, l’energia immagazzinata nei legami chimici può essere utilizzata nei processi cellulari. Esempi di composti inorganici utilizzati da questi tipi di batteri sono lo zolfo, lo ione ammonio (NH4+) e il ferro ferroso (Fe2+).

La designazione autotrofa significa “auto nutrirsi”. Infatti, sia i chemioautotrofi che i chemolitirofi sono in grado di crescere su un terreno privo di carbonio. La denominazione litotrofa significa “mangia roccia”, attestando ulteriormente la capacità di questi batteri di crescere in ambienti apparentemente inospitali.

La maggior parte dei batteri sono chemotrofi. Se la fonte di energia consiste in grandi sostanze chimiche che hanno una struttura complessa, come nel caso in cui le sostanze chimiche sono derivate da organismi viventi una volta, allora sono i batteri chemioautotrofi che utilizzano la fonte. Se le molecole sono piccole, come nel caso degli elementi elencati sopra, possono essere utilizzate dai chemolitotipi.

Solo i batteri sono chemolitotipi. I chemioautotrofi includono batteri, funghi, animali e protozoi.

Ci sono diversi gruppi comuni di batteri chemioautotrofi. Il primo gruppo è quello dei batteri sulfurei incolori. Questi batteri sono distinti dai batteri solforati che utilizzano la luce solare. Questi ultimi contengono il composto clorofilla, e quindi appaiono colorati. I batteri di zolfo incolore ossidano il solfuro di idrogeno (H2S) accettando un elettrone dal composto. L’accettazione di un elettrone da un atomo di ossigeno crea acqua e zolfo. L’energia di questa reazione viene poi usata per ridurre l’anidride carbonica e creare carboidrati. Un esempio di batteri di zolfo incolore è il genere Thiothrix.

Un altro tipo di chemioautotrofo è il batterio “ferro”. Questi batteri si incontrano più comunemente come lo strato color ruggine e viscido che si accumula all’interno dei serbatoi dei bagni. In una serie di reazioni chimiche simili a quelle dei batteri dello zolfo, i batteri del ferro ossidano i composti del ferro e usano l’energia ottenuta da questa reazione per guidare la formazione di carboidrati. Esempi di batteri del ferro sono Thiobacillus ferrooxidans e Thiobacillus thiooxidans. Questi batteri sono comuni nel deflusso delle miniere di carbone. L’acqua è molto acida e contiene ferro ferroso. I chemioautotrofi prosperano in un tale ambiente.

Un terzo tipo di batteri chemioautotrofi comprende i batteri nitrificanti. Questi chemioautotrofi ossidano l’ammoniaca (NH3) in nitrato (NO3-). Le piante possono usare il nitrato come fonte di nutrimento. Questi batteri nitrificanti sono importanti nel funzionamento del ciclo globale dell’azoto. Esempi di batteri nitrificanti chemioautotrofi includono Nitrosomonas e Nitrobacter.

L’evoluzione dei batteri per esistere come chemioautotrofi o chemolitotirofi ha permesso loro di occupare nicchie che altrimenti sarebbero prive di vita batterica. Per esempio, negli ultimi anni gli scienziati hanno studiato una grotta vicino a Lovell, Wyoming. L’acqua freatica che attraversa la grotta contiene un forte acido solforico. Inoltre, non c’è luce solare. L’unica fonte di vita per le fiorenti popolazioni batteriche che aderiscono alle rocce sono le rocce e la chimica dell’acqua di falda.

La resa energetica dall’uso di composti inorganici non è così grande come l’energia che può essere ottenuta da altri tipi di batteri. Ma, i chemioautotrofi e i chemolitirofi di solito non affrontano la concorrenza di altri microrganismi, quindi l’energia che sono in grado di ottenere è sufficiente a sostenere la loro esistenza. In effetti, i processi inorganici associati ai chemioautotrofi e ai chemolitotrofi possono rendere questi batteri una delle più importanti fonti di erosione e di erosione delle rocce sulla Terra.

La capacità dei batteri chemioautotrofi e chemolitotrofi di prosperare attraverso l’energia ottenuta dai processi inorganici è alla base delle attività metaboliche dei cosiddetti estremofili. Questi sono batteri che vivono in estremi di pH, temperatura e pressione, come tre esempi. Inoltre, è stato suggerito che le capacità metaboliche degli estremofili potrebbero essere duplicate su corpi planetari extraterrestri.

Vedi anche Metabolismo