Quimiotrofo

Qué es un organismo quimiotrofo

El término combina "quimio-", raíz que remite a la química, con "-trofo", del griego trophḗ, "alimento" o "nutrición". La noción nació en 1897, cuando el botánico alemán Wilhelm Pfeffer acuñó "quimiosíntesis" para describir la producción de energía mediante la oxidación de sustancias inorgánicas, un fenómeno que hoy se llamaría quimiolitoautotrofia. La clasificación se refinó después, en 1946, cuando André Lwoff y su equipo propusieron la nomenclatura que distingue, dentro de los quimiotrofos, entre quienes fijan carbono a partir de moléculas inorgánicas y quienes lo obtienen ya hecho de la materia orgánica.

Conviene no confundir dos preguntas distintas. Una es de dónde sale la energía: de la luz (fotótrofos) o de reacciones químicas de oxidación (quimiotrofos). La otra es de dónde sale el carbono para fabricar moléculas propias: del CO₂ atmosférico (autótrofos) o de compuestos orgánicos ya elaborados por otro organismo (heterótrofos). Los dos ejes se cruzan, y de ese cruce salen las cuatro combinaciones que describen, en la práctica, a la totalidad de los seres vivos.

Quimioautótrofos y quimiorganótrofos

Los quimioautótrofos (también llamados quimiolitoautótrofos) oxidan compuestos inorgánicos reducidos, como el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco o el hierro ferroso, y usan esa energía para fijar dióxido de carbono. Son, casi sin excepción, bacterias y arqueas, y suelen habitar ambientes extremos donde no llega la luz: fumarolas hidrotermales, suelos volcánicos, manantiales ácidos.

En el extremo opuesto están los quimiorganótrofos, que oxidan moléculas orgánicas reducidas (azúcares, grasas, aminoácidos) tanto para obtener energía como para conseguir el carbono que necesitan. Casi todos los heterótrofos pertenecen a este grupo. Los seres humanos, los animales en general y los hongos son, en rigor, quimiorganoheterótrofos: dependemos por completo de reacciones químicas de oxidación, no de la luz, para mantenernos vivos. La respiración celular (la glucólisis, la betaoxidación de las grasas, la desaminación oxidativa de los aminoácidos) no es más que quimiotrofia aplicada a la propia fisiología.

Litótrofos y organótrofos: el donante de electrones

Hay todavía un tercer criterio de clasificación, independiente de los dos anteriores: el tipo de molécula que actúa como donante de electrones en la reacción de oxidación. Si es inorgánica (hidrógeno, sulfuro, amoníaco), el organismo es litótrofo, "comedor de piedra". Si es orgánica, es organótrofo. La quimiolitotrofia es exclusiva de bacterias y arqueas; ningún animal ni ningún hongo la posee. La quimiorganotrofia, en cambio, es la norma en el reino animal y en buena parte del microbiano.

Existe además una combinación poco intuitiva: los quimiolitoheterótrofos, organismos que obtienen energía de compuestos inorgánicos pero necesitan carbono orgánico ajeno para construir sus propias moléculas. Son raros, pero existen, y suelen agruparse bajo el término más amplio de mixótrofos.

Relevancia en la fisiología humana

El intestino grueso humano alberga, entre otros microorganismos, arqueas metanógenas como Methanobrevibacter smithii, que ejemplifican bien la quimiolitotrofia aplicada a la digestión propia. Esta arquea consume el hidrógeno molecular que otras bacterias liberan al fermentar los polisacáridos de la dieta y lo combina con dióxido de carbono para producir metano. Un estudio de 2006 realizado en ratones gnotobióticos por Samuel y Gordon, de la Universidad de Washington en San Luis, mostró que esta actividad no es un simple subproducto: al retirar el hidrógeno del ecosistema intestinal, M. smithii permite que las bacterias fermentadoras trabajen con mayor eficiencia y extraigan más energía de los mismos alimentos.

Nada de esto ocurre en la clínica diaria. Pero explica, en parte, por qué la composición de la microbiota puede influir en cuántas calorías termina absorbiendo cada persona a partir de una misma dieta.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra quimiotrofo?

De "quimio-", por la química, y del griego trophḗ, "nutrición". El concepto emparentado "quimiosíntesis" lo acuñó Wilhelm Pfeffer en 1897.

¿Los seres humanos somos quimiotrofos?

Sí. No captamos energía de la luz, sino de reacciones de oxidación sobre los alimentos que ingerimos: somos, en la terminología precisa, quimiorganoheterótrofos.

¿Qué diferencia hay entre quimiotrofo y quimioautótrofo?

Quimiotrofo describe solo la fuente de energía (reacciones químicas, no luz). Quimioautótrofo añade una segunda condición, la fuente de carbono: además de oxidar compuestos inorgánicos para obtener energía, fija CO₂ para fabricar sus propias moléculas.

¿Qué es un quimiolitótrofo?

Un quimiotrofo cuyo donante de electrones es una molécula inorgánica: hidrógeno, sulfuro, amoníaco o hierro ferroso, entre otros. Es una capacidad exclusiva de bacterias y arqueas; ningún animal la posee.

Referencias

1. Wikipedia. Quimiótrofo. La enciclopedia libre.
2. LibreTexts Español. Quimiótrofos. Biofundamentales.
3. Samuel BS, Gordon JI. A humanized gnotobiotic mouse model of host-archaeal-bacterial mutualism. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006;103(26):10011-10016.
4. Oxford Reference. Chemotroph.