Quimioautótrofos: organismos que construyen biomasa a partir de sustancias inorgánicas

Metabolismo y características

En el centro de la quimioautotrofía está el acoplamiento de donadores de electrones inorgánicos a una cadena de transporte de electrones que genera ATP y poder reductor, como NADH o ferredoxina reducida. La energía química obtenida se usa después para fijar CO2 en carbono orgánico mediante vías como el ciclo de Calvin u otras rutas de fijación autotrófica del carbono. Entre los donadores de electrones más comunes se encuentran H2S, NH3, Fe2+ y H2; entre los aceptores de electrones más comunes, O2, nitrato o sulfato. Para conocer conceptos básicos, véase fuentes de energía química y fijación autotrófica del carbono.

Hábitats y papel ecológico

Los quimioautótrofos son abundantes en hábitats donde los sustratos inorgánicos son abundantes, pero la luz solar está ausente o es poco fiable: fumarolas hidrotermales de aguas profundas, filtraciones frías, manantiales sulfurosos, sitios de drenaje ácido de minas y rocas del subsuelo. En esos ecosistemas forman la base de las redes alimentarias y sostienen comunidades diversas de invertebrados y organismos de mayor tamaño, ya sea de forma directa o mediante simbiosis. Muchos animales marinos albergan simbiontes quimioautótrofos que les proporcionan nutrición al producir compuestos orgánicos a partir de CO2; hay recursos y panoramas adicionales en resúmenes especializados.

Ejemplos e importancia

• Bacterias nitrificantes: oxidan amoníaco o nitrito y impulsan partes del ciclo del nitrógeno.
• Bacterias oxidantes del azufre: convierten el sulfuro de hidrógeno en sulfato y son comunes alrededor de fumarolas y manantiales de azufre.
• Oxidantes del hierro: oxidan Fe2+ a Fe3+ e influyen en la formación de minerales y en la química del agua.

Estas actividades metabólicas tienen importancia global: participan en los ciclos del nitrógeno, del azufre y del hierro, influyen en la química del agua y del suelo, y sostienen ecosistemas que de otro modo carecerían de producción primaria. Para material educativo accesible, consulte recursos introductorios.

Historia y descubrimiento

La idea de que los organismos podían obtener energía a partir de la química inorgánica surgió a finales del siglo XIX y comienzos del XX con estudios sobre bacterias nitrificantes y bacterias del azufre. Los primeros microbiólogos demostraron que ciertos microbios podían crecer usando sustratos inorgánicos sin alimento orgánico ni luz, estableciendo la quimioautotrofía como una estrategia metabólica fundamental. Desde entonces, los métodos moleculares y geoquímicos modernos han ampliado el conocimiento sobre la diversidad y la distribución ambiental de los quimioautótrofos.

Distinciones y datos destacados

Distinciones importantes: los quimioautótrofos difieren de los quimioheterótrofos, que oxidan sustancias químicas pero requieren carbono orgánico, y de los fotoautótrofos, que usan la luz como fuente de energía. Muchos quimioautótrofos son extremófilos adaptados a altas temperaturas, presión elevada, acidez o salinidad. Su estudio aporta información a campos tan variados como la astrobiología, la biogeoquímica y la biotecnología. Puede encontrar más referencias técnicas y conjuntos de datos a través de portales de investigación.