Microorganismos Quimiolitotrofos en Ecosistemas Subterráneos y Marinos Profundos

Acuíferos Subterráneos

El basalto es una roca volcánica rica en hierro y con escasa materia orgánica. En estas rocas ocurre un proceso abiótico de producción de H₂ que proporciona energía suficiente para el mantenimiento de microorganismos, según la siguiente reacción:

2FeO + H₂O → H₂ + Fe₂O₃

De este modo, el hidrógeno se origina con la interacción química de los minerales de hierro de las rocas basálticas con el agua. Por lo tanto, la existencia de los microorganismos es estrictamente geoquímica, dado que tanto su aceptor de electrones (CO₂ o SO₄^2-) como el donador de electrones (H₂) proceden de materiales inorgánicos. En estos ambientes se han encontrado bacterias anaeróbicas quimiolitotróficas, que son sulfato-reductoras, metanógenas y homoacetógenas (Arqueas metanógenas, procariotas acetógenos y reductores de sulfato).

Gusanos Tubícolas

Los gusanos tubícolas representan un ejemplo incomparable de mutualismo y nutrición animal, donde organismos endosimbióticos bacterianos quimiolitotrofos se mantienen dentro de células especializadas del gusano tubícola huésped.

El gusano capta el sulfuro de hidrógeno del agua del mar, que se combina con hemoglobina. De esta forma, el sulfuro de hidrógeno es transportado a las bacterias, que utilizan el poder reductor del azufre para fijar CO₂ en el Ciclo de Calvin. El CO₂ necesario para este ciclo es transportado a las bacterias de las siguientes formas: disuelto libremente en la sangre, unido a la hemoglobina y en forma de ácidos orgánicos. Estos ácidos se descarboxilan para liberar CO₂ en el trofosoma, tejido que contiene simbiontes bacterianos. Por medio de estos mecanismos, las bacterias sintetizan materia orgánica reducida a partir de sustancias inorgánicas. Entonces, la materia orgánica pasa al gusano a través del sistema circulatorio y sirve como principal fuente nutricional de las células tisulares.

Sintrofismo en Digestores Anaerobios

En el digestor anaerobio de fangos de las depuradoras urbanas se genera un sintrofismo muy característico entre distintas poblaciones de procariotas.

El sintrofismo que ocurre en la digestión anaeróbica consiste en que las bacterias metanógenas usan como sustrato los productos de las bacterias fermentadoras e hidrolíticas. A su vez, en la producción de metano se elimina el H₂, que en altas concentraciones es tóxico para las bacterias fermentadoras (factor limitante).

En estos tanques se da un tipo de sintrofismo denominado 'Transferencia de hidrógeno entre especies', donde las bacterias metanógenas obtienen energía del H₂ y lo eliminan. La eliminación del hidrógeno permite que las bacterias fermentadoras degraden los ácidos orgánicos. En primer lugar, se produce la fermentación de los componentes del fango para formar ácidos orgánicos; tras este proceso, se da la producción de sustratos metanogénicos: hidrógeno, CCK y acetato; y, en último lugar, se produce la metanogénesis a partir de los microorganismos productores de metano. Como producto de estos procesos, se genera metano que puede emplearse para la obtención de energía.