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Litoautotrofo

Un litoautótrofo es un organismo que obtiene energía de reacciones de compuestos reducidos de origen mineral (inorgánico). [1] Se distinguen dos tipos de litoautótrofos por su fuente de energía; los fotolitoautótrofos obtienen su energía de la luz mientras que los quimiolitoautótrofos (quimiolitotrofos o quimioautótrofos) obtienen su energía de reacciones químicas. [1] Los quimiolitoautótrofos son exclusivamente microbios . Los fotolitoautótrofos incluyen la macroflora como las plantas; estas no poseen la capacidad de utilizar fuentes minerales de compuestos reducidos para obtener energía. La mayoría de los quimiolitoautótrofos pertenecen al dominio Bacteria , mientras que algunos pertenecen al dominio Archaea . [1] Las bacterias litoautotróficas solo pueden utilizar moléculas inorgánicas como sustratos en sus reacciones de liberación de energía. El término "litotrofo" proviene del griego lithos ( λίθος ), que significa "roca", y trōphos (τροφοσ), que significa "consumidor"; literalmente, puede leerse "comedores de rocas". La parte "litotrofo" del nombre se refiere al hecho de que estos organismos utilizan elementos/compuestos inorgánicos como fuente de electrones, mientras que la parte "autótrofo" del nombre se refiere a que su fuente de carbono es el CO 2 . [1] Muchos litoautótrofos son extremófilos , pero esto no es universalmente así, y se puede encontrar que algunos son la causa del drenaje ácido de minas .

Los diferentes tipos de organismos involucrados en la erosión biológica de la corteza terrestre y una escala temporal para su evolución.
Los diferentes tipos de organismos que intervienen en la erosión biológica de la corteza terrestre y una escala temporal para su evolución. [2]

Los litoautótrofos son extremadamente específicos en su fuente de compuestos reducidos. Por lo tanto, a pesar de la diversidad en el uso de compuestos inorgánicos que los litoautótrofos exhiben como grupo, un litoautótrofo en particular usaría solo un tipo de molécula inorgánica para obtener su energía. Un ejemplo quimiolitotrófico son las bacterias oxidantes de amoníaco anaeróbicas (ANAMMOX), que usan amoníaco y nitrito para producir N 2 . [1] Además, en julio de 2020, los investigadores informaron el descubrimiento de cultivos bacterianos quimiolitoautotróficos que se alimentan del metal manganeso después de realizar experimentos no relacionados y nombraron a sus especies bacterianas Candidatus Manganitrophus noduliformans y Ramlibacter lithotrophicus . [3]

Metabolismo

Algunos quimiolitotrofos utilizan semirreacciones redox con potenciales de reducción bajos para sus metabolismos, lo que significa que no obtienen mucha energía en comparación con los organismos que utilizan vías organotróficas. [1] Esto lleva a que algunos quimiolitotrofos, como Nitrosomonas , sean incapaces de reducir NAD + directamente; por lo tanto, estos organismos dependen del transporte inverso de electrones para reducir NAD + y formar NADH y H + . [1]

Procesos geológicos

Los litoautótrofos participan en muchos procesos geológicos, como la meteorización del material parental (lecho de roca) para formar el suelo , así como el ciclo biogeoquímico del azufre , el potasio y otros elementos. [1] Se teoriza la existencia de cepas no descubiertas de litoautótrofos microbianos basándose en algunos de estos ciclos, ya que son necesarios para explicar fenómenos como la conversión de amonio en entornos reductores de hierro. [4] Los litoautótrofos pueden estar presentes en el subsuelo terrestre profundo (se han encontrado a más de 3 km por debajo de la superficie del planeta), en suelos y en comunidades de endolitos . Como son responsables de la liberación de muchos nutrientes cruciales y participan en la formación del suelo , los litoautótrofos desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la vida en la Tierra. Por ejemplo, el ciclo del nitrógeno está influenciado por la actividad de las arqueas oxidantes de amonio, las bacterias ANAMMOX y las bacterias oxidantes de amonio completo (COMAMMOX) del género Nitrospira . [4]

Varios peligros ambientales, como el amonio (NH 4 + ), el sulfuro de hidrógeno (H 2 S) y el gas de efecto invernadero metano (CH 4 ), pueden ser convertidos por quimiolitoautótrofos en formas que son menos dañinas para el medio ambiente, como N 2 , SO 4 2- y CO 2 . [4] Aunque durante mucho tiempo se creyó que estos organismos requieren oxígeno para realizar estas conversiones, la literatura reciente sugiere que la oxidación anaeróbica también existe para estos sistemas. [4]

Drenaje ácido de minas

Los consorcios microbianos litoautotróficos son responsables del fenómeno conocido como drenaje ácido de minas , por el cual la pirita presente en los montones de relaves de minas y en las caras rocosas expuestas se metaboliza, utilizando oxígeno , para producir sulfitos , que forman ácido sulfúrico potencialmente corrosivo cuando se disuelven en agua y se exponen al oxígeno aéreo . [5] El drenaje ácido de minas altera drásticamente la acidez y la química de las aguas subterráneas y los arroyos , y puede poner en peligro las poblaciones de plantas y animales. Una actividad similar al drenaje ácido de minas, pero a una escala mucho menor, también se encuentra en condiciones naturales como los lechos rocosos de los glaciares , en el suelo y el talud , y en el subsuelo profundo.

Véase también

Referencias

  1. ^ abcdefgh Hooper, AB; DiSpirito, AA (2013), "Quimiolitotrofia", Enciclopedia de química biológica , Elsevier, págs. 486-492, doi :10.1016/b978-0-12-378630-2.00219-x, ISBN 978-0-12-378631-9
  2. ^ Finlay, Roger D.; Mahmood, Shahid; Rosenstock, Nicholas; Bolou-Bi, Emile B.; Köhler, Stephan J.; Fahad, Zaenab; Rosling, Anna; Wallander, Håkan; Belyazid, Salim; Bishop, Kevin; Lian, Bin (2020). "Revisiones y síntesis: meteorización biológica y sus consecuencias en diferentes niveles espaciales, desde la nanoescala hasta la escala global". Biogeociencias . 17 (6): 1507–1533. Bibcode :2020BGeo...17.1507F. doi : 10.5194/bg-17-1507-2020 . ISSN  1726-4170. S2CID  216276453.
  3. ^ Yu, Hang; Leadbetter, Jared R. (2020). "Quimiolitoautotrofia bacteriana mediante oxidación de manganeso". Nature . 583 (7816): 453–458. Código Bibliográfico :2020Natur.583..453Y. doi :10.1038/s41586-020-2468-5. ISSN  0028-0836. PMC 7802741 . PMID  32669693. 
  4. ^ abcd en 't Zandt, Michiel H; de Jong, Anniek EE; Slomp, Caroline P ; Jetten, Mike SM (2018). "La búsqueda de los microbios fantasma quimiolitoautótrofos más buscados". Ecología de microbiología FEMS . 94 (6). doi :10.1093/femsec/fiy064. ISSN  1574-6941. PMC 5989612 . PMID  29873717. 
  5. ^ Ramos, Juan-Luis (2003). "Lecciones del genoma de un litoautótrofo: cómo producir biomasa a partir de casi nada". Journal of Bacteriology . 185 (9): 2690–2691. doi :10.1128/JB.185.9.2690-2691.2003. ISSN  0021-9193. PMC 154387 . PMID  12700247.