Las bacterias púrpuras del azufre (PSB) son parte de un grupo de Pseudomonadota capaces de realizar la fotosíntesis , denominadas colectivamente bacterias púrpuras . Son anaeróbicas o microaerófilas , y a menudo se encuentran en entornos de agua estratificada, incluidas fuentes termales , cuerpos de agua estancada , así como tapetes microbianos en zonas intermareales. [5] [6] A diferencia de las plantas , las algas y las cianobacterias , las bacterias púrpuras del azufre no utilizan el agua como agente reductor y, por lo tanto, no producen oxígeno . En cambio, pueden usar azufre en forma de sulfuro o tiosulfato (además, algunas especies pueden usar H 2 , Fe 2+ o NO 2 − ) como donante de electrones en sus vías fotosintéticas . [5] El azufre se oxida para producir gránulos de azufre elemental . Este, a su vez, puede oxidarse para formar ácido sulfúrico .
Las bacterias púrpuras del azufre se dividen en gran medida en dos familias, las Chromatiaceae y las Ectothiorhodospiraceae , que producen gránulos de azufre internos y externos respectivamente, y muestran diferencias en la estructura de sus membranas internas. [5] Forman parte del orden Chromatiales, incluido en las Gammaproteobacteria . El género Halothiobacillus también está incluido en las Chromatiales, en su propia familia, pero no es fotosintético.
Principales pigmentos fotosintéticos: Bacterioclorofilas a o b
Ubicación de los pigmentos fotosintéticos: Membrana plasmática y cromatóforo (complejos de membrana lamelar que son continuos con la membrana plasmática)
Donantes de electrones fotosintéticos: H 2 , H 2 S, S
Deposición de azufre: dentro de la célula
Tipo metabólico: Fotolitoautótrofo [7]
Las bacterias púrpuras del azufre se encuentran generalmente en zonas anóxicas iluminadas de lagos y otros hábitats acuáticos donde se acumula sulfuro de hidrógeno y también en "manantiales de azufre" donde el sulfuro de hidrógeno producido geoquímicamente o biológicamente puede desencadenar la formación de floraciones de bacterias púrpuras del azufre. Se requieren condiciones anóxicas para la fotosíntesis; estas bacterias no pueden prosperar en ambientes oxigenados. [8]
Los lagos más favorables para el desarrollo de las bacterias púrpuras del azufre son los lagos meromícticos (estratificados permanentemente). [9] Los lagos meromícticos se estratifican porque tienen agua más densa (generalmente salina) en el fondo y menos densa (generalmente agua dulce) cerca de la superficie. El crecimiento de las bacterias púrpuras del azufre también se ve favorecido por la estratificación en los lagos holomícticos . [9] Estos lagos están estratificados térmicamente; en primavera y verano, el agua de la superficie se calienta, lo que la hace menos densa que el agua más fría subyacente, lo que proporciona una estratificación suficientemente estable para el crecimiento de las bacterias púrpuras del azufre. Si hay suficiente sulfato presente para apoyar la reducción de sulfato, el sulfuro, producido en los sedimentos, se difunde hacia arriba en las aguas anóxicas del fondo, donde las bacterias púrpuras del azufre pueden formar masas celulares densas, llamadas floraciones, generalmente en asociación con bacterias fototróficas verdes.
Las bacterias púrpuras del azufre también se pueden encontrar y son un componente destacado en las esteras microbianas intermareales . Las esteras, como la estera microbiana de Sippewissett , tienen entornos dinámicos debido al flujo de las mareas y al agua dulce entrante que conduce a entornos estratificados similares a los lagos meromícticos. El crecimiento de las bacterias púrpuras del azufre se posibilita ya que el azufre se suministra a partir de la muerte y descomposición de los microorganismos ubicados por encima de ellas dentro de estas pozas intermareales. [5] La estratificación y la fuente de azufre permiten que la PSB crezca en estas pozas intermareales donde se producen las esteras. La PSB puede ayudar a estabilizar estos sedimentos del entorno de la estera microbiana a través de la secreción de sustancias poliméricas extracelulares que pueden unir los sedimentos en las pozas. [10] [11]
Las bacterias púrpuras del azufre pueden afectar su entorno contribuyendo al ciclo de nutrientes y utilizando su metabolismo para alterar su entorno. Pueden desempeñar un papel importante en la producción primaria, lo que sugiere que estos organismos afectan el ciclo del carbono a través de la fijación de carbono . [12] Las bacterias púrpuras del azufre también contribuyen al ciclo del fósforo en su hábitat, [13] y al ciclo del hierro . [14] A través del afloramiento de estos organismos, el fósforo, un nutriente limitante en la capa óxica de los lagos, se recicla y se proporciona a las bacterias heterotróficas para su uso. [13] Esto indica que, aunque las bacterias púrpuras del azufre se encuentran en la capa anóxica de su hábitat, pueden promover el crecimiento de muchos organismos heterotróficos al suministrar nutrientes inorgánicos a la capa óxica superior. Otra forma de reciclaje de nutrientes inorgánicos y materia orgánica disuelta por parte de las bacterias púrpuras del azufre es a través de la cadena alimentaria ; actúan como fuente de alimento para otros organismos. [13]
Algunas bacterias púrpuras del azufre han evolucionado para optimizar sus condiciones ambientales para su propio crecimiento. Por ejemplo, en el Agujero Negro del Sur de Andros en las Bahamas, las bacterias púrpuras del azufre adoptaron una nueva característica en la que pueden usar su metabolismo para irradiar energía térmica a su entorno. [15] Debido a la ineficiencia de sus carotenoides, o centros de captación de luz, los organismos pueden liberar el exceso de energía luminosa como energía térmica. [15] Esta adaptación les permite competir de manera más efectiva dentro de su entorno. Al elevar la temperatura del agua circundante, crean un nicho ecológico que apoya su propio crecimiento, al mismo tiempo que les permite competir con otros organismos no termotolerantes.
Los lagos meromícticos son lagos permanentemente estratificados producidos por un gradiente de concentraciones salinas. La capa inferior altamente salina está separada de la capa superior de agua dulce por la quimioclina , donde la salinidad cambia drásticamente. Debido a la gran diferencia de densidad, las capas superior e inferior no se mezclan, lo que da como resultado un ambiente anóxico debajo de la quimioclina. [16] Este ambiente anóxico con luz y suficiente disponibilidad de sulfuro es ideal para las bacterias púrpuras del azufre. [17] [16]
Un estudio realizado en el lago Mahoney sugirió que las bacterias púrpuras del azufre contribuyen al reciclaje del nutriente inorgánico, el fósforo. [16] La afloración de bacterias púrpuras del azufre en la capa superior del agua crea una fuente de fósforo ligado, y la actividad de la fosfatasa libera este fósforo en el agua. El fósforo soluble se incorpora luego a las bacterias heterotróficas para su uso en procesos de desarrollo. De esta manera, las bacterias púrpuras del azufre participan en el ciclo del fósforo y minimizan la pérdida de nutrientes. [16]
Las bacterias púrpuras del azufre producen pigmentos conjugados llamados carotenoides que funcionan en el complejo de recolección de luz . Cuando estos organismos mueren y se hunden, algunas moléculas de pigmento se conservan en forma modificada en los sedimentos. Una molécula de carotenoide producida, la okenona, se altera diagenéticamente al biomarcador okenano . El descubrimiento de okenano en sedimentos marinos implica la presencia de bacterias púrpuras del azufre durante el tiempo del entierro. Se ha identificado okenano en un afloramiento sedimentario del norte de Australia que data de hace 1.640 millones de años. [18] Los autores del estudio concluyeron que, basándose en la presencia del biomarcador de las bacterias púrpuras del azufre, el océano paleoproterozoico debe haber sido anóxico y sulfídico en profundidad. Este hallazgo proporciona evidencia de la hipótesis del océano Canfield .
Las bacterias de azufre púrpura pueden contribuir a reducir los compuestos orgánicos nocivos para el medio ambiente y la emisión de olores en las lagunas de aguas residuales de estiércol donde se sabe que crecen. En las lagunas de aguas residuales se pueden encontrar compuestos nocivos como el metano , un gas de efecto invernadero, y el sulfuro de hidrógeno , un compuesto tóxico y picante. Las bacterias de azufre púrpura pueden ayudar a reducir la concentración de ambos y otros. [19]
Los compuestos orgánicos nocivos se pueden eliminar mediante la fotoasimilación, la absorción de carbono por los organismos a través de la fotosíntesis. [20] Cuando los PSB en las lagunas realizan la fotosíntesis, pueden utilizar el carbono de compuestos nocivos, como el metano , [21] como su fuente de carbono. Esto elimina el metano, un gas de efecto invernadero, de la laguna y reduce el efecto de la contaminación atmosférica de las lagunas.
El H 2 S puede actuar como una fuente de azufre para el PSB durante estos mismos procesos fotosintéticos que eliminan los compuestos orgánicos. El uso de H 2 S como agente reductor por parte del PSB lo elimina de la laguna y conduce a una reducción del olor y la toxicidad en las lagunas. [22] [23] [24]
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de abril de 2024 ( enlace )