Es el proceso de oxidación de determinadas sustancias inorgánicas a través del cual se obtiene la energía suficiente para la síntesis de ATP (trifosfato de adenosina, nucleótido fundamental en la obtención de energía celular), garantizando así la vida en el planeta y devolviendo al sustrato la materia resultante de la oxidación de los organismos muertos.
La quimiosíntesis es realizada por los quimoautótrofos, quimiolitótrofos o quimiosintéticos, bacterias que usan el dióxido de carbono o el metano como fuente, y se valen además de químicos importantes y nutrientes disponibles en la localidad donde se desarrolla el proceso geológico, para la producción biológica de materia orgánica.
A diferencia de la fotosíntesis, la quimiosíntesis produce esa energía sin el requerimiento de luz solar, siendo garantía de vida para las especies que existen en las dorsales oceánicas o en sedimentos profundos. Inclusive, se cree que la quimiosíntesis podría mantener vida debajo de la superficie de Marte y otros planetas.
Es la panacea de la cadena alimentaria que inicia con un vegetal productor u organismo autótrofo, aquel que fabrica su propio alimento sintetizando sustancias orgánicas a partir de las inorgánicas que toma del aire y del suelo. El productor será el consumidor primario y este a su vez será el alimento del consumidor secundario y así sucesivamente. Al final de la cadena están los que degradan la materia orgánica, la convierten en inorgánica y la devuelven al suelo o a la atmosfera. A este ciclo se le conoce como cadena trófica, en la que cada eslabón proporciona la energía necesaria al siguiente.
Fases de la quimiosíntesis
En el proceso de quimiosíntesis pueden diferenciarse dos fases, la primera, en la que se obtiene energía y poder reductor por la oxidación de compuestos como el metano y el ácido sulfhídrico; la segunda, también asimila energía y reduce el dióxido de carbono.
En la etapa generadora de ATP se oxidan moléculas inorgánicas de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, azufre, tiosulfato, amoniacos, nitritos, además de hierro ferroso presentes en el medio. Son moléculas reducidas que ingresan a un transportador de electrones en el que actúa el oxigeno y donde se da la oxidación que genera ATP. Y para generar el poder reductor, una parte de ese ATP se utiliza para provocar el transporte inverso de electrones a través de la misma cadena.
En el caso del dióxido de carbono, los quimiolitótrofos pueden incorporar el carbono a partir del carbono inorgánico en forma de CO2, esto mediante el ciclo de Calvin.
Bacterias quimiosintéticas
- Bacterias del hidrógeno, que se ayudan con hidrogenasas para obtener la energía a partir de la activación del hidrógeno molecular.
- Ferrobacterias o bacterias de hierro, absorben estas sustancias y las oxidan hasta convertirlas en hidróxido férrico.
- Sulfobacterias o bacterias del azufre, utilizan el H2S resultante de la oxidación para producir sulfato.
- Bacterias nitrificantes o de nitrógeno, que oxidan los compuestos del amoniaco y los transforman en nitratos, útiles a las plantas.
¿De dónde obtienen las sustancias químicas para el proceso?
De la naturaleza misma, las lluvias arrancan los minerales de las rocas, metales y oligoelementos de la tierra, así como las sustancias vivas y muertas provenientes del reino vegetal y animal, y los arrastra por los ríos hasta el mar. Son estas las sustancias digeridas y transformadas en elementos orgánicos a través de la quimiosíntesis.
Las bacterias rompen con la actividad enzimática de estas sales minerales (formadas por nitrógeno, fósforo y azufre, entre otras solubles en agua denominadas nutrientes) y obtienen la energía orgánica o azucares necesarios para vivir, pues son fertilizantes que gracias a la actividad de las bacterias permiten el crecimiento de las plantas verdes, donde se forma la materia orgánica. Es decir, la quimiosíntesis no solo es necesaria para la transformación de las sustancias minerales concentradas en el medio, sino también para preservar la existencia de las especies al garantizar su alimento.
¿Por qué es importante la Quimiosíntesis?
Una gran cantidad de organismos basa su existencia en la quimiosíntesis producida en hábitats extremos, en los que la luz solar no llega, tales como las fallas termales, las sepas frías, profundidades oceánicas o como se ha anticipado, en sedimentos profundos.
Las bacterias de la quimiosíntesis son la fuente básica de alimentos (azúcares, grasas y proteínas) para el resto de los organismos existentes en dichos hábitats, alimento o energía que ameritan para cumplir sus funciones y proseguir el ciclo orgánico.
Hay una interdependencia de las bacterias, vegetales, animales y la materia orgánica. Esta relación que se crea entre los organismos a través de los alimentos forma los llamados niveles tróficos y por ende la cadena trófica. Si su energía es utilizada con irresponsabilidad, la comida puede agotarse y con ella la existencia de muchas especies u organismos.
En el caso del océano, por mencionar solo uno, su productividad dependerá de la cantidad de vegetales verdes, elementos inorgánicos y la abundancia del bióxido de carbono en sus profundidades, los cuales harán que los ciclos vitales transcurran regularmente y cada organismo puede ejercer a cabalidad sus funciones, ya que la energía que entra en ellos en forma de alimentos, es gastada en movimiento, calor o actividad, y necesita ser repuesta para seguir viviendo.
De modo que en el océano el pez grande se come al pequeño, que a su vez se ha alimentado de algas (el primer eslabón trófico del océano y del que depende su vida) y allí se va dando la transferencia de la energía.
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