Oxígeno oscuro

La producción de oxígeno en la oscuridad se refiere a la generación de oxígeno molecular (O₂ ₎ mediante procesos que no implican la fotosíntesis oxigénica dependiente de la luz . Si bien la mayor parte del oxígeno de la Tierra se produce mediante la fotosíntesis, la producción de oxígeno en la oscuridad se produce a través de diversos procesos abióticos y bióticos , y puede sustentar el metabolismo aeróbico en ambientes oscuros y anóxicos .

La teoría sobre la producción de oxígeno oscuro por nódulos de manganeso en el fondo marino abisal es controvertida. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

La producción abiótica de oxígeno oscuro puede ocurrir a través de mecanismos que incluyen:

• Radiólisis del agua : Este proceso suele tener lugar en ecosistemas geológicos oscuros, como los acuíferos , donde la desintegración de elementos radiactivos en la roca circundante conduce a la descomposición de las moléculas de agua, produciendo O₂ _. ^{[ 3 ]}
• Oxidación de radicales unidos a la superficie: En minerales que contienen silicio, como el cuarzo , los radicales unidos a la superficie pueden sufrir oxidación, contribuyendo a la producción de _O₂ . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Además de la formación directa de O₂ , estos procesos suelen producir especies reactivas de oxígeno (ERO), como radicales hidroxilo (OH•), superóxido (O₂•⁻) y peróxido de hidrógeno (H₂O₂ ₎ . Estas ERO ^pueden convertirse en O₂ _y ^agua , ya sea _{bióticamente} , _{mediante enzimas} como la superóxido dismutasa y la catalasa , o abióticamente, mediante reacciones con hierro ferroso y otros metales reducidos. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

La producción biótica de oxígeno oscuro la realizan los microorganismos a través de distintos procesos microbianos, entre los que se incluyen:

• Dismutación del clorito : la dismutación del clorito (ClO ₂ ⁻ ) en O ₂ e iones cloruro. ^{[ 9 ]}
• Dismutación del óxido nítrico: la dismutación del óxido nítrico (NO) en O₂ _y gas dinitrógeno (N₂ ₎ u óxido nitroso (N₂O ₎ . ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}
• Lisis del agua mediante metanobactinas : Las metanobactinas pueden lisar moléculas de agua para producir O₂ _. ^{[ 13 ]}

Estos procesos permiten a las comunidades microbianas mantener el metabolismo aeróbico en entornos que carecen de oxígeno.

• Ecosistemas de aguas subterráneas: Se han medido concentraciones de oxígeno disuelto en aguas subterráneas antiguas que antes se consideraban anóxicas. La presencia de O₂ _se atribuye a comunidades microbianas que producen oxígeno oscuro y a la radiólisis del agua. Los análisis metagenómicos y los estudios de isótopos de oxígeno respaldan aún más la generación local de oxígeno en lugar de la mezcla atmosférica. ^{[ 14 ]}

  

• Ambientes del fondo marino: Un estudio sobre nódulos de manganeso en el fondo marino abisal ha sugerido la producción abiótica de oxígeno oscuro . ^{[ 15 ]} El mecanismo propuesto es la electrólisis, debido a los voltajes registrados en la superficie de los nódulos. Sin embargo, no se midió ningún voltaje lo suficientemente grande como para dividir el agua, la fuente de energía para la electrólisis es desconocida y experimentos previos de la misma región no han encontrado ninguna evidencia de producción de oxígeno. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Desde entonces, se ha descubierto que los nódulos de manganeso no estaban presentes en algunos de los experimentos que registraron un aumento de oxígeno, y que el resultado probablemente sea un artefacto experimental. ^{[ 2 ]} Los autores se han retractado desde entonces de las dos afirmaciones clave hechas en el artículo original: que los niveles crecientes de oxígeno pueden atribuirse a los nódulos de manganeso y que esto se debe a que los nódulos actúan como baterías. ^{[ 21 ]}

A pesar de sus diversas vías, la producción de oxígeno en la oscuridad se ha considerado tradicionalmente insignificante en los sistemas terrestres. Evidencia reciente sugiere que el O₂ _se produce y consume en ambientes oscuros, aparentemente anóxicos, a una escala mucho mayor de lo que se pensaba, con implicaciones para los ciclos biogeoquímicos globales. ^{[ 22 ]}