Fotosíntesis y quimiosíntesis

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Gusanos tubícolas en el océano Pacífico (C. van Dover / NURP)

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

(Segunda contribución de El neutrino a la XVI edición del Carnaval de Biología, organizada por El Blog Falsable)

Los seres humanos, como la práctica totalidad de los seres vivos que pueblan la Tierra, no podrían vivir sin la fotosíntesis. Gracias a ella, las plantas no sólo producen el oxígeno que necesitamos para respirar, sino también la energía que consumimos y la materia orgánica de la que estamos hechos. En realidad, el oxígeno es sólo un producto de desecho en el proceso que, aprovechando la energía de la luz del Sol, descompone el agua en oxígeno e hidrógeno, y combina éste último con dióxido de carbono para producir glucosa.

La potencia absorbida de la luz del Sol por la fotosíntesis es enorme; se estima en unos cien billones de vatios, unas seis veces mayor que todo el consumo energético de nuestra civilización. Además, los organismos fotosintéticos producen cada año unos cien mil millones de toneladas de biomasa.

Sólo las plantas, las algas y ciertas bacterias son capaces de realizar la fotosíntesis; son los llamados fotoautótrofos. Pero no todos ellos generan oxígeno. Algunas bacterias utilizan hidrógeno o compuestos de azufre en lugar de agua; estas últimas, en lugar de producir oxígeno gaseoso, producen azufre sólido que almacenan en el interior de la célula.

Los primeros seres vivos fotosintéticos fueron probablemente bacterias de este tipo, y aparecieron hace unos 3.500 millones de años. Unos 500 millones de años más tarde aparecieron las cianobacterias, las primeras que empezaron a descomponer el agua y a liberar oxígeno a la atmósfera, lo que permitió la evolución de formas de vida más complejas. Más tarde, hace unos mil millones de años, algunas cianobacterias establecieron una relación simbiótica con otros microorganismos y se convirtieron en los cloroplastos que, en el interior de las células vegetales, albergan la clorofila y son los encargados de realizar la fotosíntesis.

Algunos organismos no tienen necesidad de la luz del Sol ni se alimentan de otros seres vivos; son capaces de obtener su energía y su alimento de otros procesos químicos. Son los organismos quimiosintéticos, descubiertos a finales del siglo XIX por Serguéi Vinogradski al estudiar los microorganismos involucrados en los ciclos del nitrógeno y del azufre. Muchas bacterias quimiosintéticas viven en el fondo de los océanos, donde no llega la luz del Sol; sobre todo en las fuentes hidrotermales. Allí constituyen la base del ecosistema, y proporcionan alimento a una rica fauna. Algunos animales viven en simbiosis con esas bacterias. Los gusanos tubícolas gigantes, que pueden alcanzar una longitud de casi dos metros y medio, carecen de sistema digestivo, y albergan en su interior una colonia de bacterias que representa la mitad del peso del animal. Mediante la “pluma” roja que sobresale de su tubo protector absorben diversas moléculas disueltas en el agua (oxígeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, nitratos...), que las bacterias transforman en la materia orgánica que constituye el alimento del gusano.