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Nuestro planeta posee diversidad de ecosistemas que albergan una enorme cantidad de formas de vida, todas adaptadas y equilibradas con su hábitat. La quimiosíntesis es una repuesta o alternativa que ha diseñado la naturaleza para proporcionar organismos productores en ambientes donde las condiciones pueden ser extremas, por lo tanto, fungen como el primer eslabón de las cadenas tróficas, sobre todo en los ecosistemas donde la luz solar no llega y, por lo tanto, la fotosíntesis no es viable.
El proceso de quimiosíntesis es tan importante, que varios ecosistemas necesitan de la actividad de los organismos con capacidad de realizarla para poder subsistir, esta actividad proporciona al medio los elementos necesarios para la reanudación de los ciclos biogeoquímicos. A continuación entraremos en detalle de todos los aspectos de la quimiosíntesis, que es, su importancia, quien la realiza y cómo funciona.
¿Qué es la quimiosíntesis?
La quimiosíntesis es un mecanismo de nutrición autótrofa que utilizan ciertos microorganismos, cuyos objetivos son producir materia orgánica (glucosa) y la producción de energía en forma de ATP, a partir de reacciones químicas de tipo oxidativa (oxido-reducción) de compuestos inorgánicos.
Los procesos quimiosintéticos son esenciales en ambientes extremos donde la luz solar no llega, por lo tanto, la fotosíntesis no es posible. Los organismos que se encargan de realizar este proceso son llamados quimoautótrofos, quimiolitótrofos o quimiosintéticos y todos ellos pertenecen al grupo de las bacterias.
Función e importancia
Como ya se ha mencionado, el proceso de quimiosíntesis es crucial para la vida de algunos ecosistemas que se desarrollan en condiciones extremas (ejemplo: fumarolas hidrotermales), pero también es fundamental para el crecimiento y progreso de la vida en condiciones naturales. Los organismos con nutrición autótrofa, proporcionan al medio en que viven los nutrientes básicos o primarios que sirven como base alimentaria para el resto de la cadena alimenticia.
Al igual que en la fotosíntesis, los organismos quimiosintéticos son capaces de asimilar el CO2 y transformarlos en hidratos de carbono, almacenándolos en sus células en forma de glucosa. Estas sustancias son utilizadas por los mismos microorganismos para su crecimiento, pero también son aprovechadas por los consumidores primarios, que al consumirlos construyen macromoléculas orgánicas complejas a partir de estas sencillas.
Por si fuera poco, la quimiosisntesis y los organismos que la realizan cumplen funciones de gran importancia en los ciclos biogeoquímicos. Estos son los encargados de cerrar dichos ciclos. Así, al realizar los procesos de óxido-reducción devuelven al sustrato los elementos reusables para los vegetales, entre ellos sales minerales indispensable para su crecimiento. De esta manera, los organismos quimiosintéticos abonan el terreno para el desarrollo de la vida en nuestro planeta.
Fases de la quimiosíntesis
La quimiosíntesis es un proceso que su cumple de manera organizada, y gracias a los estudios se han podido clasificar que ocurre en dos fases. La primera se realiza en función a la producción de energía (ATP) y la segunda de asimilación y reducción del dióxido de carbono.
Fase de producción de energía y poder reductor
La fase productora de energía se fundamenta en las reacciones químicas de oxidación, en presencia de oxígeno de los compuestos inorgánicos disponibles en el medio. Estas reacciones se caracterizan por su carácter exotérmico, es decir, liberan energía y obtienen el poder reductor indispensable para la fase de síntesis.
La generación de ATP en esta etapa sucede cuando se desprenden electrones de los compuestos reducidos, ingresando posteriormente a una cadena transportadora de electrones muy similar a lo que ocurre en la respiración mitocondrial. Al final del proceso, el oxígeno funge como el elemento que recibe los electrones en la reacción de óxido-reducción, dando paso a que se produzca la fosforilación oxidativa, resultando de ella la producción de energía en forma de ATP. Parte de las moléculas de ATP recién formadas sirven para generar poder reductor en forma de NADH.
Fase de asimilación del dióxido de carbono
Esta segunda fase se fundamenta en como el dióxido de carbono atmosférico es captado por las bacterias, y posteriormente asimilado y reducido con ayuda del ATP y el NADH que se formaron en la fase anterior. Dependiendo del tipo de bacteria y la fuente del carbono, pueden utilizar varias vías metabólicas para llevar a cabo el proceso, entre ellos se encuentran el ciclo de Calvin, Ciclo inverso de Krebs, Ciclo del 3- hidroxipropionato y vía reductora de acetil-CoA.
Organismos quimiosintéticos
Los seres vivos que se especializaron en realizar la quimiosíntesis como un proceso de nutrición y obtención de energía son las bacterias, las cuales están clasificadas de acuerdo al tipo de compuesto que utilizan en las reacciones para producir energía. De acuerdo a esta clasificación también se habla de tipos de quimiosíntesis, haciendo referencia al mismo concepto del tipo de compuesto que es capaz de oxidar la bacteria.
Ejemplos de organismos quimiosintéticos
Bacterias nitrificantes: conocidas con este nombre por su acción sobre los compuestos reducidos del nitrógeno que se encuentran en el suelo, estas bacterias pueden transformar el amonio en nitritos y nitratos aprovechables por otros seres vivos como las plantas. Ejemplo de estas bacterias las componen las del género Nitrosomonas.
Bacterias del hierro: también llamadas ferrobacterias, su acción se concentra en obtener energía de la oxidación del hierro (óxido ferroso a óxido férrico). Ejemplo de esta acción la realiza la bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans.
Bacterias del azufre: mejor conocidas como bacterias incoloras del azufre, tienen la capacidad de oxidar distintos compuestos reducidos del azufre y convertirlos en sulfatos. Algunos de estos microorganismos son las pertenecientes el género Thiobacillus.
Bacterias del hidrógeno: son aquellas con capacidad de generar energía a partir de la activación del hidrógeno molecular, son de tipo quimioautótrofas facultativas, y para llevar a cabo la reacción utilizan la enzima hidrogenasas. Ejemplo de este tipo de bacteria es Hydrogenovibrio marinus.
Referencias
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