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 macroflora como plantas; estos 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 litoautótrofas 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 "devoradores de rocas". La parte "litotrofa" del nombre se refiere al hecho de que estos organismos utilizan elementos/compuestos inorgánicos como fuente de electrones, mientras que la parte "autótrofa" del nombre se refiere a que su fuente de carbono es CO 2 . [1] Muchos litoautótrofos son extremófilos , pero esto no es así universalmente, y se puede encontrar que algunos son la causa del drenaje ácido de las minas .
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 exhiben los litoautótrofos como grupo, un litoautótrofo en particular usaría solo un tipo de molécula inorgánica para obtener su energía. Un ejemplo quimiolitotrófico son las bacterias anaeróbicas oxidantes de amoníaco (ANAMMOX), que utilizan amoníaco y nitrito para producir N 2 . [1] Además, en julio de 2020, los investigadores informaron sobre el descubrimiento de cultivos bacterianos quimiolitoautótrofos que se alimentan del metal manganeso después de realizar experimentos no relacionados y nombraron sus especies bacterianas Candidatus Manganitrophus noduliformans y Ramlibacter lithotrophicus . [3]
Algunos quimiolitotrofos utilizan semirreacciones redox con bajos potenciales de reducción para su metabolismo, 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]
Los litoautótrofos participan en muchos procesos geológicos, como la erosión del material parental (lecho de roca) para formar suelo , así como el ciclo biogeoquímico del azufre , el potasio y otros elementos. [1] La existencia de cepas no descubiertas de litoautótrofos microbianos se teoriza basándose en algunos de estos ciclos, ya que son necesarios para explicar fenómenos como la conversión de amonio en ambientes 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 completas de amonio (COMAMMOX) del género Nitrospira . [4]
Los quimiolitoautótrofos pueden convertir varios peligros ambientales, como el amonio (NH 4 + ), el sulfuro de hidrógeno (H 2 S) y el gas de efecto invernadero metano (CH 4 ), 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 necesitaban oxígeno para realizar estas conversiones, la literatura reciente sugiere que la oxidación anaeróbica también existe para estos sistemas. [4]
Los consorcios microbianos litoautótrofos son responsables del fenómeno conocido como drenaje ácido de mina , mediante el cual la pirita presente en los relaves de las minas y en las paredes rocosas expuestas se metaboliza, utilizando oxígeno , para producir sulfitos , que forman ácido sulfúrico potencialmente corrosivo cuando se disuelven en agua y se exponen a la exposición aérea. oxígeno . [5] El drenaje ácido de las 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 las minas, pero en 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.