Fotoautótrofo

Los fotoautótrofos son organismos que pueden utilizar la energía lumínica de la luz solar y elementos (como el carbono ) de compuestos inorgánicos para producir los materiales orgánicos necesarios para mantener su propio metabolismo (es decir, la autotrofia ). Estas actividades biológicas se conocen como fotosíntesis , y algunos ejemplos de estos organismos son las plantas , las algas y las cianobacterias .

Los fotoautótrofos eucariotas absorben energía fotónica a través del fotopigmento clorofila (un derivado de la porfirina ) en sus cloroplastos endosimbiontes , mientras que los fotoautótrofos procariotas utilizan clorofilas y bacterioclorofilas presentes en tilacoides citoplasmáticos flotantes . Las plantas, las algas y las cianobacterias realizan fotosíntesis oxigénica que produce oxígeno como subproducto , mientras que algunas bacterias realizan fotosíntesis anoxigénica .

La evidencia química y geológica indica que las cianobacterias fotosintéticas existieron hace unos 2.600 millones de años y que la fotosíntesis anoxigénica se había estado produciendo desde mil millones de años antes. ^{[ 1 ]} La fotosíntesis oxigénica fue la principal fuente de oxígeno libre y condujo al Gran Evento de Oxidación hace aproximadamente entre 2.400 y 2.100 millones de años durante el límite Neoarcaico - Paleoproterozoico . ^{[ 2 ]} Aunque el final del Gran Evento de Oxidación estuvo marcado por una disminución significativa en la productividad primaria bruta que eclipsó los eventos de extinción, ^{[ 3 ]} el desarrollo de la respiración aeróbica permitió un metabolismo más energético de las moléculas orgánicas, lo que condujo a la simbiogénesis y la evolución de los eucariotas , y permitió la diversificación de la vida compleja en la Tierra.

Los fotoautótrofos procariotas incluyen cianobacterias , pseudomonadotas , cloroflexotas , acidobacterios , clorobiotas , bacilos , gemmatimonadotas y eremiobacterias. ^{[ 4 ]}

Las cianobacterias son el único grupo procariota que realiza fotosíntesis oxigénica . Las bacterias fotosintéticas anoxigénicas utilizan fotosistemas similares a PSI y PSII , que son complejos de proteínas pigmentarias para capturar la luz. Ambos fotosistemas utilizan bacterioclorofila . Existen múltiples hipótesis sobre cómo evolucionó la fotosíntesis oxigénica. La hipótesis de pérdida postula que PSI y PSII estaban presentes en cianobacterias ancestrales anoxigénicas de las cuales evolucionaron las diferentes ramas de bacterias anoxigénicas. La hipótesis de fusión postula que los fotosistemas se fusionaron posteriormente mediante transferencia horizontal de genes . ^{[ 5 ]} La hipótesis más reciente sugiere que PSI y PSII divergieron de un ancestro común desconocido con un complejo proteico codificado por un solo gen. Estos fotosistemas se especializaron posteriormente en los que se encuentran en la actualidad. ^{[ 4 ]}

Los fotoautótrofos eucariotas incluyen algas rojas , haptófitas , estramenópilos , criptofitas , clorofitas y plantas terrestres . ^{[ 6 ]} Estos organismos realizan la fotosíntesis a través de orgánulos llamados cloroplastos y se cree que se originaron hace unos 2 mil millones de años. ^{[ 1 ]} La comparación de los genes de los cloroplastos y las cianobacterias sugiere fuertemente que los cloroplastos evolucionaron como resultado de la endosimbiosis con cianobacterias que gradualmente perdieron los genes necesarios para ser de vida libre. Sin embargo, es difícil determinar si todos los cloroplastos se originaron a partir de un único evento endosimbiótico primario o de múltiples eventos independientes. ^{[ 1 ]} Algunos braquiópodos ( Gigantoproductus ) y bivalvos ( Tridacna ) también desarrollaron fotoautotrofía. ^{[ 7 ]}