Quimiotrofo

Las bacterias oxidantes de hierro son bacterias quimiotróficas que obtienen energía oxidando el hierro ferroso disuelto . Se sabe que crecen y proliferan en aguas con concentraciones de hierro tan bajas como 0,1 mg/L. Sin embargo, se necesitan al menos 0,3 ppm de oxígeno disuelto para llevar a cabo la oxidación. ^{[ 13 ]} 

El hierro desempeña numerosas funciones biológicas no relacionadas con reacciones redox ; por ejemplo, en proteínas hierro-azufre , hemoglobina y complejos de coordinación . El hierro tiene una amplia distribución global y se considera uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre, el suelo y los sedimentos. ^{[ 14 ]} El hierro es un oligoelemento en los ambientes marinos . ^{[ 14 ]} Su función como donador de electrones para algunos quimiolitótrofos es probablemente muy antigua. ^{[ 15 ]}

Los metanógenos son arqueas quimiotróficas que obtienen energía principalmente a través de la reducción _de CO₂ por H₂ ₍ hidrogenotrofos ) o la fermentación de acetato (acetoclásticos). ^{[ 16 ]} Se distinguen de otras bacterias o arqueas que no dependen de la síntesis de metano para obtener energía, sino que producen metano como subproducto de sus otros procesos metabólicos . ^{[ 17 ]} Los metanógenos también se diferencian de las bacterias y eucariotas debido a la ausencia de peptidoglicano en su pared celular; en cambio, los metanógenos contienen paredes celulares basadas en pseudomureína, heteropolisacáridos o proteínas. ^{[ 18 ]} Las especies que reducen CO₂ _son quimioautótrofas y fijan carbono inorgánico ; sin embargo, algunas especies utilizan carbono orgánico en forma de acetato , lo que las convierte en quimioheterótrofas. ^{[ 19 ]} Los metanógenos pertenecen al reino Methanobacteriota. ^{[ 20 ]} Los metanógenos son parte de un antiguo linaje monofilético , el filo Methanobacteriati (anteriormente "Euryarcheota"), y se pueden clasificar en tres clases, seis órdenes, doce familias y treinta y cinco géneros . ^{[ 21 ] [ 22 ]} Se cree que las vías metabólicas metanogénicas están presentes en algunos de los primeros organismos que ocuparon la tierra. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Hoy en día, los metanógenos se pueden encontrar en una amplia gama de ambientes, tanto óxicos como anóxicos y tanto terrestres como acuáticos , especialmente ambientes que contienen bajo sulfato . ^{[ 25 ] [ 17 ]} Su actividad está fuertemente regulada por la temperatura, el pH, la disponibilidad de sustrato y nutrientes, así como por la competencia con otros microbios anaeróbicos, todo lo cual influye en su distribución en diversos ambientes. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Las arqueas metanogénicas participan en las etapas finales de la degradación de la materia orgánica . ^{[ 25 ] [ 28 ]} En muchos ambientes anaeróbicos, los metanógenos forman relaciones sintrópicas con otras bacterias fermentativas que les proporcionan sustratos como H2, formato y acetato. ^{[ 29 ]} Dado que el rendimiento energético de la metanogénesis es relativamente bajo en comparación con otros procesos, la metanogénesis no se convierte en el proceso dominante hasta que los aceptores de electrones más ricos en energía, como O ₂ , NO ₃ ^- y SO ₄ ^2-, ya se han agotado. ^{[ 30 ]} Debido a la ausencia de estos aceptores de electrones, los metanógenos pueden catalizar la etapa final de la degradación de la materia orgánica, que es esencial para los ambientes anaeróbicos. ^{[ 31 ]} Si bien diferentes organismos pueden usar diferentes sustratos, todos comparten el metano como producto metabólico final y todos son anaeróbicos. ^{[ 25 ]} Además de CO ₂ y acetato, los metanógenos también utilizan formato , metilamina y otras moléculas pequeñas para producir CH ₄ . ^{[ 32 ]} Independientemente del sustrato, todas las arqueas metanogénicas utilizan la enzima metil-coenzima M reductasa , que realiza el paso final de reducción de metil-coenzima M a metano . ^{[ 20 ] [ 28 ]} Los metanógenos también poseen varias coenzimas únicas como la coenzima F430 y la metanopterina, entre otras. ^{[ 33 ]} La actividad metanogénica contribuye al metano que está atrapado en reservorios a largo plazo como el permafrost, y a medida que el calentamiento climático acelera el deshielo de los suelos congelados, se espera que aumente la producción de metano por los metanógenos. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Dado que el metano tiene un potencial de calentamiento global entre 25 y 30 veces mayor que el del CO ₂ , el metano es uno de los gases de efecto invernadero que impulsan el cambio climático y que es motivo de preocupación para los científicos del clima. ^{[ 36 ]}