Bacterii chemoautotrofe și chemolitotrofe

Bacteriile autotrofe obțin carbonul de care au nevoie pentru a supraviețui și a se dezvolta din dioxidul de carbon (CO2). Pentru a prelucra această sursă de carbon, bacteriile au nevoie de energie. Bacteriile chemoautotrofe și bacteriile chemolitotrofe își obțin energia din oxidarea compușilor anorganici (fără carbon). Altfel spus, acestea își obțin energia din energia deja stocată în compușii chimici. Prin oxidarea compușilor, energia stocată în legăturile chimice poate fi utilizată în procesele celulare. Exemple de compuși anorganici care sunt utilizați de aceste tipuri de bacterii sunt sulful, ionul de amoniu (NH4+) și fierul feros (Fe2+).

Denumirea de autotrof înseamnă „care se hrănește singur”. Într-adevăr, atât chemoautotrofele cât și chemolitotrofele sunt capabile să se dezvolte pe un mediu lipsit de carbon. Denumirea de litotrofă înseamnă „care mănâncă roci”, ceea ce atestă și mai mult capacitatea acestor bacterii de a se dezvolta în medii aparent neospitaliere.

Majoritatea bacteriilor sunt chemotrofe. Dacă sursa de energie constă în substanțe chimice mari care au o structură complexă, așa cum este cazul când substanțele chimice provin din organisme care au trăit cândva, atunci bacteriile chimioautotrofe sunt cele care utilizează sursa. Dacă moleculele sunt mici, ca în cazul elementelor enumerate mai sus, ele pot fi utilizate de chemolitotrofe.

Doar bacteriile sunt chemolitotrofe. Chimioautotrofele includ bacterii, ciuperci , animale și protozoare .

Există mai multe grupuri comune de bacterii chimioautotrofe. Prima grupă este reprezentată de bacteriile incolore ale sulfului. Aceste bacterii sunt distincte de bacteriile sulfuroase care utilizează lumina solară. Acestea din urmă conțin compusul clorofilă , și astfel apar colorate. Bacteriile incolore ale sulfului oxidează hidrogenul sulfurat (H2S) prin acceptarea unui electron de la acest compus. Acceptarea unui electron de către un atom de oxigen creează apă și sulf. Energia din această reacție este apoi folosită pentru a reduce dioxidul de carbon pentru a crea carbohidrați. Un exemplu de bacterie incoloră a sulfului este genul Thiothrix.

Un alt tip de chemoautotrofă este bacteria „de fier”. Aceste bacterii sunt cel mai des întâlnite sub forma stratului de culoare ruginie și vâscoasă care se acumulează în interiorul rezervoarelor de toaletă. Într-o serie de reacții chimice asemănătoare cu cele ale bacteriilor sulfuroase, bacteriile de fier oxidează compușii de fier și folosesc energia obținută în urma acestei reacții pentru a impulsiona formarea de carbohidrați. Exemple de bacterii de fier sunt Thiobacillus ferrooxidans și Thiobacillus thiooxidans. Aceste bacterii sunt frecvente în apele de scurgere de la minele de cărbune. Apa este foarte acidă și conține fier feros. Chemoautotrofele prosperă într-un astfel de mediu.

Un al treilea tip de bacterii chemoautotrofe include bacteriile nitrificatoare. Aceste chemoautotrofe oxidează amoniacul (NH3) în nitrat (NO3-). Plantele pot folosi nitratul ca sursă de nutrienți. Aceste bacterii nitrificatoare sunt importante în funcționarea ciclului global al azotului. Printre exemplele de bacterii nitrificatoare chemoautotrofe se numără Nitrosomonas și Nitrobacter.

Evoluția bacteriilor pentru a exista ca chemoautotrofe sau chemolitotrofe le-a permis să ocupe nișe care altfel ar fi fost lipsite de viață bacteriană. De exemplu, în ultimii ani, oamenii de știință au studiat o peșteră de lângă Lovell, Wyoming. Apa subterană care curge prin peșteră conține un acid sulfuric puternic. În plus, nu există lumină solară. Singura sursă de viață pentru populațiile de bacterii înfloritoare care aderă la roci sunt rocile și chimia apei subterane.

Câștigul energetic din utilizarea compușilor anorganici nu este nici pe departe la fel de mare ca energia care poate fi obținută de alte tipuri de bacterii. Dar, chemoautotrofele și chemolitotrofele nu se confruntă, de obicei, cu concurența altor microorganisme , astfel încât energia pe care o pot obține este suficientă pentru a-și susține existența. Într-adevăr, procesele anorganice asociate cu chemoautotrofele și chemolitotrofele pot face ca aceste bacterii să fie una dintre cele mai importante surse de meteorizare și eroziune a rocilor de pe Pământ.

Capacitatea bacteriilor chemoautotrofe și chemolitotrofe de a se dezvolta prin energia obținută prin procese anorganice stă la baza activităților metabolice ale așa-numitelor extremofile . Acestea sunt bacterii care trăiesc în condiții extreme de pH , temperatură sau presiune, ca trei exemple. Mai mult, s-a sugerat că capacitățile metabolice ale extremofilelor ar putea fi reproduse pe corpurile planetare extraterestre.

Vezi și Metabolism

.