Fotótrofo

Qué es un organismo fototrofo

El término procede de dos raíces griegas: φῶς, φωτός (phôs, phōtós, "luz") y τροφή (trophḗ, "alimento, nutrición"). En su sentido biológico, un fototrofo es cualquier ser vivo que utiliza la energía de los fotones para impulsar sus reacciones metabólicas, sobre todo la síntesis de ATP. El concepto adquirió su definición actual a partir del trabajo de André Lwoff y colaboradores, quienes en 1946 sistematizaron la clasificación nutricional de los microorganismos y reservaron el prefijo foto- para la fuente de energía luminosa, frente a quimio- para la oxidación de compuestos químicos.

Los fototrofos se oponen conceptualmente a los quimiótrofos, que extraen energía de reacciones de oxidación-reducción de donantes de electrones presentes en el medio. La frontera, sin embargo, no siempre es nítida: algunas bacterias pueden alternar entre un metabolismo fototrofo y uno quimiotrofo según las condiciones ambientales.

Clasificación de los organismos fototrofos

Dentro de la categoría general de fototrofo caben dos grandes grupos, definidos por la fuente de carbono que el organismo emplea para construir sus moléculas orgánicas.

Los fotoautótrofos (autótrofos que usan luz) fijan el dióxido de carbono atmosférico como fuente de carbono y lo reducen a compuestos orgánicos utilizando la energía captada de la luz. Son fotoautótrofas las plantas verdes, las algas eucariotas y las cianobacterias. En estos organismos, la clorofila a absorbe fotones y desencadena la fotólisis del agua, que libera oxígeno molecular como subproducto. A esta modalidad se la denomina fotosíntesis oxigénica, y es la responsable de haber transformado la atmósfera primitiva de la Tierra.

En el otro extremo se sitúan los fotoheterótrofos, que utilizan la luz como fuente de energía pero dependen de compuestos orgánicos preformados como fuente de carbono. Algunas bacterias rojas no sulfurosas del género Rhodospirillum ilustran bien este modo de vida: captan la energía lumínica mediante bacterioclorofilas, pero necesitan ácidos orgánicos del medio para su crecimiento.

Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica

Otra línea de clasificación atiende al tipo de donante de electrones que el organismo emplea en la fase luminosa y, como consecuencia, a si libera o no oxígeno. La fotosíntesis oxigénica, propia de plantas, algas y cianobacterias, emplea agua como donante de electrones y produce O₂. La anoxigénica prescinde del agua y recurre a compuestos como sulfuro de hidrógeno (H₂S), hidrógeno molecular (H₂) o ácidos orgánicos, de modo que no genera oxígeno. A este segundo grupo pertenecen familias bacterianas como las bacterias verdes del azufre (Chlorobiaceae), las rojas del azufre (Chromatiaceae) y las heliobacterias, todas ellas anaerobias que habitan en ambientes ricos en azufre y pobres en oxígeno.

La relevancia médica directa de los organismos fototrofos es limitada, puesto que rara vez actúan como patógenos humanos. Su interés para las ciencias biomédicas radica más bien en la bioquímica de la fotofosforilación (la generación de ATP acoplada a la captación de luz), en la comprensión de los ciclos biogeoquímicos del carbono y el azufre, y en aplicaciones biotecnológicas como la producción de biocombustibles o la biorremediación de aguas contaminadas.

Preguntas frecuentes

Fototrofo y autótrofo son lo mismo

No, aunque muchos fototrofos sean también autótrofos. "Fototrofo" define la fuente de energía (la luz); "autótrofo" define la fuente de carbono (el CO₂ inorgánico). Un organismo puede ser fototrofo y heterótrofo a la vez (fotoheterótrofo), como ocurre en ciertas bacterias rojas no sulfurosas.

Existen fototrofos entre los organismos que causan enfermedades

Muy raramente. Las cianobacterias pueden producir toxinas (microcistinas, anatoxinas) que provocan intoxicaciones por ingestión de agua contaminada, pero no se comportan como patógenos en sentido estricto. Los principales microorganismos patógenos humanos son quimiótrofos.

Qué pigmento permite a un fototrofo captar la luz

Depende del grupo taxonómico. En plantas, algas y cianobacterias el pigmento principal es la clorofila a, que absorbe preferentemente la luz roja y la azul. Las bacterias fotosintéticas anoxigénicas emplean bacterioclorofilas (a, b, c, d, e), pigmentos que absorben longitudes de onda distintas, incluidas regiones del infrarrojo cercano, lo que les permite colonizar nichos donde la luz visible ya ha sido filtrada por otros organismos.

Referencias

1. Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA. Brock Biology of Microorganisms. 15.ª ed. Pearson; 2018. Capítulo 13: Phototrophy.
2. IVAMI (Instituto Valenciano de Microbiología). Bacterias fototróficas en suelos, aguas, sedimentos, fertilizantes. Disponible en: https://www.ivami.com/es/microbiologia-de-abonos-y-fertilizantes/5442
3. Tortora GJ, Funke BR, Case CL. Microbiology: An Introduction. 13.ª ed. Pearson; 2019. Capítulo 5: Microbial metabolism.
4. Overmann J, Garcia-Pichel F. The Phototrophic Way of Life. En: Dworkin M, Falkow S, Rosenberg E, Schleifer KH, Stackebrandt E (eds). The Prokaryotes. Vol. 2. Springer; 2006. pp. 32-85.