Retinalofotótrofo

Un retinalofotótrofo es uno de los dos tipos diferentes de fotótrofos , y se nombran por las proteínas de unión a retinal ( rodopsinas microbianas ) que utilizan para la señalización celular y la conversión de la luz en energía. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Como todos los fotótrofos, los retinalofotótrofos absorben fotones para iniciar sus procesos celulares. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} A diferencia de los clorofotótrofos, los retinalofotótrofos no utilizan clorofila ni una cadena de transporte de electrones para impulsar sus reacciones químicas. ^{[ 5 ] [ 2 ] [ 3 ]} Esto significa que los retinalofotótrofos son incapaces de la fijación de carbono tradicional , un proceso fotosintético fundamental que transforma el carbono inorgánico (carbono contenido en compuestos moleculares como el dióxido de carbono ) en compuestos orgánicos. ^{[ 5 ] [ 4 ]} Por esta razón, los expertos los consideran menos eficientes que sus contrapartes que utilizan clorofila, los clorofotótrofos . ^{[ 6 ]}

Los retinalofotótrofos logran una conversión de energía adecuada mediante una fuerza protón-motriz . ^{[ 3 ] [ 4 ]} En los retinalofotótrofos, la fuerza protón-motriz se genera a partir de proteínas similares a la rodopsina, principalmente bacteriorrodopsina y proteorrodopsina , que actúan como bombas de protones a lo largo de una membrana celular. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Para capturar los fotones necesarios para activar una bomba de proteínas, los retinalofotótrofos emplean pigmentos orgánicos conocidos como carotenoides, específicamente betacarotenoides. ^{[ 7 ] [ 3 ] [ 4 ]} Los betacarotenoides presentes en los retinalofotótrofos son candidatos inusuales para la conversión de energía, pero poseen una alta actividad de vitamina A necesaria para la formación de retinaldehído o retinal. ^{[ 7 ] [ 3 ] [ 4 ]} El retinal, una molécula cromófora configurada a partir de la vitamina A, se forma cuando los enlaces entre los carotenoides se rompen en un proceso llamado escisión. ^{[ 7 ] [ 3 ] [ 4 ]} Debido a su aguda sensibilidad a la luz, el retinal es ideal para la activación de la fuerza protón-motriz y confiere una coloración púrpura única a los retinalofotótrofos. ^{[ 1 ] [ 4 ]} Una vez que el retinal absorbe suficiente luz, se isomeriza, forzando así un cambio conformacional (es decir, estructural) entre los enlaces covalentes de las proteínas similares a la rodopsina. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]} Al activarse, estas proteínas imitan una puerta de entrada, permitiendo el paso de iones para crear un gradiente electroquímico entre el interior y el exterior de la membrana celular. ^{[ 1 ] [ 4 ]} Los iones que se difunden hacia afuera a través del gradiente mediante bombas de protones se unen a las proteínas ATP sintasa en la superficie de la célula. ^{[ 1 ] [ 4 ]} A medida que se difunden de regreso a la célula, sus protones catalizan la creación de ATP (a partir de ADP y un ion fósforo), proporcionando energía para el autosostenimiento y la proliferación retinalofototrófica. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Muchos, si no todos, los retinalofotótrofos son fotoheterótrofos : aunque la luz produce suficiente ATP, no pueden subsistir solo con luz y sustancias inorgánicas porque no pueden producir los materiales orgánicos necesarios a partir únicamente de _CO₂ . Esta categoría incluye retinalofotótrofos que realizan fijación anaplerótica , como una flavobacteria que puede usar piruvato y CO₂ _para producir malato . Sin embargo, esta capacidad ayuda a optimizar el uso de las reservas limitadas de carbono. ^{[ 8 ]}

Los retinalofotótrofos se encuentran en todos los dominios de la vida, pero predominantemente en los grupos taxonómicos de Bacterias y Arqueas . ^{[ 5 ] [ 2 ] [ 6 ]} Los científicos creen que la abundancia ecológica general de los retinalofotótrofos se correlaciona con la transferencia horizontal de genes, ya que solo se requieren dos genes para que ocurra la retinalofototrofia: esencialmente, un gen para la síntesis de la proteína de unión a retinal (bop) y otro para la síntesis del cromóforo retinal (blh). ^{[ 3 ] [ 4 ]}

A pesar de su aparente simplicidad, los retinalofotótrofos poseen un uso versátil de iones que se traduce en su existencia en entornos relativamente extremos. ^{[ 3 ]} Por ejemplo, los retinalofotótrofos pueden prosperar a profundidades de más de 200 metros donde, a pesar de la falta de carbono inorgánico, la luz suficiente, así como las concentraciones de sodio, hidrógeno o cloruro, albergan condiciones capaces de sustentar sus procesos metabólicos vitales. ^{[ 3 ]} Los estudios también han demostrado que los iones de sodio e hidrógeno se correlacionan directamente con la absorción de nutrientes y la síntesis de ATP de los retinalofotótrofos, mientras que el cloruro impulsa los procesos responsables del equilibrio osmótico. ^{[ 4 ]} Aunque los retinalofotótrofos están ampliamente distribuidos, la investigación ha demostrado que también pueden ser nichos ecológicos. ^{[ 1 ] [ 6 ]} Dependiendo de su proximidad a la superficie de los océanos, los retinalofotótrofos han evolucionado para ser mejores en la absorción de luz dentro de longitudes de onda específicas. ^{[ 1 ] [ 6 ]} Lo más importante es que la prevalencia de retinalofotótrofos como productores primarios contribuye sustancialmente a la mecánica ascendente de los ambientes marinos y, en consecuencia, al éxito de la fauna y la flora en todo el mundo. ^{[ 1 ] [ 6 ]}

Aunque los retinalofotótrofos son menos eficientes en la conversión de luz que los clorofotótrofos, su simplicidad los convierte en el sistema preferido en una gran variedad de entornos. Por ejemplo, debido a que los retinalofotótrofos no requieren hierro en el centro de reacción, están bien adaptados al entorno oceánico con bajo contenido de hierro. A altos niveles de luz, son más eficientes en términos de inversión de proteínas para la producción de energía debido a su pequeño tamaño. ^{[ 6 ]}