LA QUIMIOSNTESIS1. Definicin

La quimiosntesis consiste en la sntesis de ATP a partir de la energa que se desprende en las reacciones de oxidacin de determinadas sustancias inorgnicas. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioauttrofos o quimiolittrofos. Todos ellos son bacterias. Muchos de los compuestos reducidos que se utilizan con el NH3, son sustancias procedentes de la descomposicin de la materia orgnica. Al oxidarlas se transforman en sustancias minerales que pueden ser absorbidas por las plantas. Cierran los ciclos biogeoquimicos, posibilitando la vida en el planeta. Se distinguen dos fases una primera fase en la que se obtiene ATP y coenzima reducida, que en las bacterias es NADH en lugar de NADPH, y en la segunda fase en la que se emplea el ATP y el NADH para sintetizar compuestos orgnicos a partir de sustancias inorgnicas. En la primera fase la reaccin de oxidacin de las sustancias inorgnicas constituye la fuente de energa para la fosforilacin del ADP, en la cadena respiratoria, proceso denominado fosforilacion oxidativa. Parte de este ATP se emplea para provocar un transporte inverso de electrones en la propia cadena respiratoria para la obtencin de NADH. En la segunda fase las vas metablicas seguidas coinciden con las de la fase oscura de la fotosntesis.La ecuacin global de la quimiosntesis, usando como molcula oxidable el sulfuro de hidrgeno es la siguiente:

CO2 + O2 + 4H2S CH2O + 4S + 3H2O

2. Organismos Quimiosintticos

Los Organismos quimiosintticos son las bacterias quimiosintticas, es decir son los seres que elaboran su propio alimento a partir de la energa de las sustancias que contienen hierro, hidrgeno, azufre y nitrgeno y son las bacteriasquimiosintticas, ya que necesitan de esas sustancias para elaborar su propio alimento, por ejemplo las bacterias del azufre, hidrgeno, hierro, nitrgeno (nitrosomonas y nitrobacter).

Las Bacterias quimiosintticas son auttrofas, es decir productores que fabrican sus compuestos orgnicos mediante la oxidacin de sustancias inorgnicas simples como el azufre y el amonaco. Los auttrofos quimiosintticos no requieren de luz como fuente de energa para realizar estas reacciones. Las bacterias secretan enzimas que actan como aceleradores de reacciones. En estas reacciones, las sustancias alimenticias se desdoblan a molculas ms sencillas.

La quimiosntesis es la conversin biolgica de molculas de 1 carbono(generalmente CO2o metano) y nutrientes en materia orgnica usando la oxidacin de molculas inorgnicas, como por ejemplo el cido sulfhdrico (H2S) o el hidrgeno gaseoso, o en metano como fuente de energa, sin la luz solar, a diferencia de la fotosntesis. Una gran poblacin de animales basa su existencia en la produccin quimiosinttica en las fallas termales, las cepas fras y en otros hbitats extremos en las cuales la luz solar es incapaz de alcanzar.

2.1. Tipos de bacterias quimiosintticas

Segn el sustrato utilizado, las bacterias se clasifican en los siguientes grupos:-Bacterias incoloras del azufre: estas bacterias oxidan azufre o compuestos de azufre. Son bacterias aerobias obligadas ya que necesitan oxigeno para la oxidacin.-Bacterias del nitrgeno: este grupo oxida compuestos reducidos de nitrgeno. Son las responsables de oxidar el amoniaco. Existen dos grupos de bacterias del nitrgeno:Las bacterias niitrosificantes: transforman amoniaco en nitritos.Las bacterias nitrificantes que transforman nitritos en nitratos.-Bacterias del hierro: que oxidan compuestos ferrosos a frricos.-Bacterias del hidrogeno: estas bacterias son quimioauttrofos facultativos que pueden utilizar el hidrgeno molecular.

3. Curiosidades de la Quimiosntesis

Muchas bacterias en el fondo de los ocanos usan la quimiosntesis como forma de producir energa sin el requerimiento de luz solar, en contraste con la fotosntesis la cual se ve inhibida en aquel hbitat. Muchas de estas bacterias son la fuente bsica.

La quimiosntesis es un factor clave que nos permite entender porqu el agua del mar es realmente tan teraputica.

Muchos elementos son aportados al mar por las lluvias que arrastran los minerales de las rocas de las montaas, de los metales y oligoelementos de la superficie de la tierra y subterrnea, as como las sustancias vivas y muertas procedente del reino vegetal y animal.Esos productos qumicos son arrastrados por los ros hasta el mar, y al entrar en contacto con ella, son digeridos y transformados en elementos orgnicos por accin del plancton y del fitoplancton, en una solucin coloidal e infinitesimal, biodisponibles en el momento, debido al efecto de la quimiosntesis equivalente a la fotosntesis en la tierra.No es lo mismo tomar un mineral en su estado inorgnico o qumico de la tierra, que cuando ese mineral ha sido digerido por un animal.Asimismo, el agua del mar contiene los elementos procedentes de las montaas y volcanes marinos, de los corales, de las algas y de los fsiles de marinos muertos.La totalidad de estos 111 elementos descubiertos hasta ahora, son identificados como necesarios para la vida, y para el buen funcionamiento y mantenimiento de la misma.Por ltimo existe otra conexin o presencia de los minerales marinos del mar con nuestro medio interno.Cuando apareci la vida en el mar, hace cientos de millones de aos, la concentracin de estas sales minerales era del 9%, o sea, de 9 gramos de sales minerales por litro de agua, justamente la misma concentracin de sales que actualmente tenemos en nuestro medio interno, 9 gramos por litro de sangre, as como en todos los animales y plantas.Esta similitud sugiere que a pesar de la evolucin, (de los cientos de millones de aos que han transcurrido) los seres humanos conservamos una memoria acutica de los orgenes. Es como una carta de identidad biolgica que nos recuerda en cada momento nuestro origen marino.Pueden crecer vida submarina profunda gracias a los gases hidratados?La vida submarina en zonas de emisin de metano se consideraba, en las ltimas dcadas, como inexistente debida a las condiciones qumicas ambientales. Sin embargo, recientemente, exploraciones cientficas con submarinos autnomos que alcanzan profundidades de 1000 metros, han observado la presencia de numerosos organismos como mejillones, estrellas de mar, gusanos tubcolas alargados y el descubrimiento del denominado "gusano de hielo".

Estos organismos viven en este medio hostil gracias a su simbiosis con bacterias "quimiosinteticas". Estos son grupos de bacterias que se adaptan a vivir en medios ricos en metano y en otros componentes qumicos, adoptando la "quimiosimbiosis, esto es la transformacin energtica a travs de sulfuros o carbono del metano, como principal fuente de derivacin de energa y nutricin. Estas bacterias, que son los productores primarios de la cadena alimenticia, son los encargados de"manufacturarqumicamente el alimento, viviendo a cientos en el interior de los mejillones y gusanos tubcolas, que a su vez sirven de comida a cangrejos, estrellas de mar, etc. Esta simbiosis permite el crecimiento de grandes colonias denominadas "quimiosintticas", con condiciones qumicas extremas, a grandes profundidades y con muy baja luminosidad. La emisiones de gas metano y sulfhdrico, al contrario de perjudicar, son el sustento alimenticio de estas grandes colonias de vida submarina.En el Golfo de Mxico, se ha encontrado grandes colonias de mejillones por debajo de los 500 metros de profundidad, con un tamao mucho mayor que los que encontramos en las zonas costeras, y que forman especies de mejilloneras redondeadas alrededor de puntos de escape de gases, y cerca de salmueras sobresaturadas en gas metano. Asimismo, uno de los organismos denominado "gusano de hielo" se ha descubierto recientemente, similar a una pulga de agua, y viviendo en simbiosis con bacterias quimiosinteticas.En la Antrtida, la existencia de vida grandes en los grandes lago descubiertos por debajo de los casquetes polares, como el Lago Vostok, puede estar, asimismo, favorecida por la presencia de gases hidratados, y por el desarrollo de organismos quimiosintticos en condiciones extremas de baja temperatura y falta de luminosidadEn Porcupine, al sur de Irlanda, se han identificado una serie de arrecifes que viven en profundidades entre 750 a 1000 metros, asociados a emisiones de gas metano, a travs de fisuras en el talud continental. El estudio de los arrecifes de colonias quimiosintticas relacionados con emisiones de gas y disociacin de hidratos metano, son uno de los grandes retos en la exploracin submarina para la nueva dcada, no solo por la posibilidad de la existencia de nuevos recursos biolgicos, sino que tambin son claros indicios de existencia de grandes volmenes de metano en el subsuelo marino.Desde el punto de vista medio ambiental, el descubrimiento de vida en condiciones qumicas extremas por la presencia de grandes cantidades de gas, ha cambiado la idea de que las zonas con emisiones submarinas de hidrocarburos son zonas abiticas "desrticas" sin presencia alguna de fauna marina. Esto puede ser un valor decisivo en la desmantelacin de plataformas petrolferas, si se llegan a "regenerar" con estos organismos quimiosintticos.