Los fotoautótrofos son organismos que pueden utilizar la energía luminosa de la luz solar y elementos (como el carbono ) de compuestos inorgánicos para producir materiales orgánicos necesarios para mantener su propio metabolismo (es decir, autotrofia ). Estas actividades biológicas se conocen como fotosíntesis y algunos ejemplos de estos organismos incluyen plantas , algas y cianobacterias .
Los fotoautótrofos eucariotas absorben energía fotónica a través del fotopigmento clorofila (un derivado de la porfirina ) en sus cloroplastos endosimbiontes , mientras que los fotoautótrofos procariotas utilizan clorofilas y bacterioclorofilas presentes en tilacoides citoplasmáticos que flotan libremente o, en casos raros, derivados retinianos unidos a la membrana como la bacteriorodopsina . La gran mayoría de los fotoautótrofos conocidos realizan la fotosíntesis que produce oxígeno como subproducto , mientras que una pequeña minoría (como las haloarqueas y las bacterias reductoras de azufre ) realizan la fotosíntesis anoxigénica .
La evidencia química y geológica indica que las cianobacterias fotosintéticas existieron hace unos 2.600 millones de años y que la fotosíntesis anoxigénica había tenido lugar desde mil millones de años antes. [1] La fotosíntesis oxigénica fue la fuente principal de oxígeno libre y condujo al Gran Evento de Oxidación hace aproximadamente 2.4 a 2.100 millones de años durante el límite Neoarcaico - Paleoproterozoico . [2] Aunque el final del Gran Evento de Oxidación estuvo marcado por una disminución significativa en la productividad primaria bruta que eclipsó los eventos de extinción, [3] el desarrollo de la respiración aeróbica permitió un metabolismo más enérgico de las moléculas orgánicas, lo que llevó a la simbiogénesis y la evolución de los eucariotas , y permitió la diversificación de la vida compleja en la Tierra.
Los fotoautótrofos procariotas incluyen Cyanobacteria , Pseudomonadota , Chloroflexota , Acidobacteriota , Chlorobiota , Bacillota , Gemmatimonadota y Eremiobacterota. [4]
Las cianobacterias son el único grupo procariota que realiza la fotosíntesis oxigénica . Las bacterias fotosintéticas anoxigénicas utilizan fotosistemas similares a PSI y PSII , que son complejos de proteínas pigmentarias para capturar la luz. [5] Ambos fotosistemas utilizan bacterioclorofila . Existen múltiples hipótesis sobre cómo evolucionó la fotosíntesis oxigénica. La hipótesis de la pérdida afirma que PSI y PSII estaban presentes en las cianobacterias anoxigénicas ancestrales a partir de las cuales evolucionaron las diferentes ramas de las bacterias anoxigénicas. [5] La hipótesis de la fusión afirma que los fotosistemas se fusionaron más tarde a través de la transferencia horizontal de genes . [5] La hipótesis más reciente sugiere que PSI y PSII divergieron de un ancestro común desconocido con un complejo proteico que estaba codificado por un gen. Estos fotosistemas luego se especializaron en los que se encuentran hoy. [4]
Los fotoautótrofos eucariotas incluyen algas rojas , haptofitas , estramenopilos , criptofitas , clorofitas y plantas terrestres . [6] Estos organismos realizan la fotosíntesis a través de orgánulos llamados cloroplastos y se cree que se originaron hace unos 2 mil millones de años. [1] La comparación de los genes de los cloroplastos y las cianobacterias sugiere firmemente que los cloroplastos evolucionaron como resultado de la endosimbiosis con las cianobacterias que gradualmente perdieron los genes necesarios para vivir libremente. Sin embargo, es difícil determinar si todos los cloroplastos se originaron a partir de un único evento endosimbiótico primario o de múltiples eventos independientes. [1] Algunos braquiópodos ( Gigantoproductus ) y bivalvos ( Tridacna ) también desarrollaron fotoautotrofia. [7]