Formas de nutrición de las bacterias

Si consideramos la nutrición de los procariotas, encontramos todas las posibilidades presentes en los seres vivos. No en vano las bacterias son los primeros organismos presentes en la Tierra y en los miles de millones de años que llevan evolucionando se han adaptado a todos los medios y formas de nutrición posibles.

Para clarificar la terminología trófica conviene distinguir tres ejes, la fuente de energía, foto, luz, o quimio, reacciones químicas, el donador de electrones, organo, compuestos orgánicos, o lito, compuestos inorgánicos, y la fuente de carbono, auto, CO2, o hetero, materia orgánica. De estas combinaciones surgen categorías como fotoautótrofos, quimiolitautótrofos y quimioorganoheterótrofos, muy comunes entre bacterias. Muchas especies muestran mixotrofía, alternan estrategias según la disponibilidad de luz, oxígeno y sustratos en su ambiente.

Heterótrofos

La mayoría de las células procariotas son heterótrofas. Es decir, consiguen su alimento incorporando materia orgánica formada por otros seres vivos. De ellas, la mayor parte son saprobios, lo que significa  que se alimentan de materia orgánica muerta y  de esta forma contribuyen a reciclar la materia en los ecosistemas.

Pueden realizar tanto catabolismos aeróbicos —con la utilización del oxígeno— como anaeróbicos, mediante fermentaciones, muchas de las cuales son úti­les para nuestras industrias. Muchas bacterias son anaerobias facultativas, otras resultan estrictamente anaerobias. En respiración anaerobia se emplean aceptores como nitrato, con procesos de desnitrificación, o sulfato, con producción de sulfuro. En fermentaciones destacan las lácticas de Lactobacillus y Streptococcus thermophilus, y la fermentación ABE de Clostridium acetobutylicum, con obtención de acetona, butanol y etanol.

Hay bacterias heterótrofas que viven asociadas a otros organismos, con provecho mutuo, serían por lo tanto simbióticas. Un ejemplo claro es Escherichia coli, bacteria que vive en el tracto intestinal humano. Muchos herbívoros pueden aprovechar la celulosa gracias a la flora microbiana de sus tubos digestivos que contienen la enzima celulasa.  Otra simbiosis es la de algunas plantas con bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico (Rhizobium) En las leguminosas, Rhizobium induce nódulos radicales donde la nitrogenasa, muy sensible al oxígeno, queda protegida por leghemoglobina y condiciones microóxicas. La planta aporta compuestos de carbono y recibe amonio utilizable, con beneficio recíproco en su nutrición. en que la planta aprovecha parte del nitrógeno fijado por la bacteria que, a su vez, aprovecha parte de los azúcares de la planta.

Otras muchas son parásitas, se aprovechan de materia orgánica de ese otro ser vivo causándole un perjuicio; es el caso de todas las bacterias patógenas que causan enfermedades. Algunas patógenas (clamidias, ricketsias y algunos micoplasmas) han simplificado su estructura y sólo pueden reproducirse dentro de otra célula: son parásitos obligados.

Dentro del exótico grupo de las mixobacterias, un tipo de bacterias deslizantes que tienen la capacidad de agregarse varias células para formar estructuras que les permiten migrar, se incluyen algunas que son depredadoras de otras bacte­rias.

Autótrofos quimiosintéticos.

La quimiosíntesis es la formación de materia orgánica a partir de materia inorgánica utilizando la energía producida en reacciones químicas. Las rutas metabólicas son semejantes a las de la fotosíntesis.

En este grupo se incluyen bacterias fundamentales en la ecología de los ciclos biogeoquímicos del nitrógeno, del azufre y del hierro. Ejemplos canónicos incluyen los nitrificantes, Nitrosomonas oxida amonio a nitrito y Nitrobacter nitrito a nitrato, que suelen fijar CO2 mediante el ciclo de Calvin, Benson y Bassham. Entre los oxidadores de azufre e hierro destacan Acidithiobacillus spp. y Acidithiobacillus ferrooxidans, muy activos en suelos y aguas ácidas. Los metanógenos, en realidad arqueas, reducen CO2 con H2 para formar CH4 en ambientes anóxicos. Un grupo especial son los procariotas metanógenos que viven en ambientes anaerobios, como los sedimentos de fondos acuáticos, y los termófílos extremos (arqueobacterias), que son el primer nivel trófico de los ecosistemas asociados a los materiales que escapan del interior de la Tierra en las dorsales oceánicas.

Autótrofos fotosintéticos.

Tienen unos colores característicos debidos a los pigmentos con los que captan la luz. Hay dos grandes grupos:

Las más abundantes son las cianobacterias, células aeróbicas con el mismo tipo de clorofila que los cloroplastos de las plantas superiores. Fueron los primeros seres que pro­dujeron oxígeno en la Tierra. de hecho el oxígenos atmosférico se debe a su actividad incesante ya hace muchos millones de años: la actual atmósfera es producto de la vida. Algunos pueden fijar el nitrógeno atmosférico, por lo que es probable que fueran los primeros colonizadores del medio terrestre. Las cianobacterias realizan fotosíntesis oxigénica usando agua como donador de electrones y liberan O2. Sus pigmentos incluyen clorofila a y ficobiliproteínas, como la ficocianina y la ficoeritrina. Géneros filamentosos como Anabaena o Nostoc forman heterocistos que crean microambientes aptos para la fijación de N2.

 

Las llamadas bacterias verdes y las púrpuras contienen otro pigmento dife­rente, la bacterioclorofíla, con la que aprovechan la energía luminosa. En ambos grupos, las llamadas sulfúreas utilizan compuestos de azufre reducido como donadores de electrones para los procesos biosintéticos. En ambos grupos tam­bién, las llamadas no sulfúreas son fotoheterótrofos anaerobios que viven en sedimentos ricos en materia orgánica y que necesitan un compuesto orgánico como donador de electrones para las reacciones fotosintéticas. Estas fototrofías anoxigénicas no producen O2 y usan como donadores H2S, azufre elemental, tiosulfato o hidrógeno. Ejemplos son Chlorobium entre las verdes del azufre, Chromatium entre las púrpuras del azufre, y Rhodobacter o Rhodopseudomonas entre las púrpuras no sulfúreas, con notable flexibilidad metabólica. En los halófilos extremos, arqueas, la bacteriorrodopsina bombea protones con luz sin clorofila ni fijación de CO2, por lo que se consideran fotoheterótrofos. Los halófilos extremos (arqueobacterias) viven en ambientes de elevada salini­dad. Poseen otro pigmento diferente, la bacteriorrodopsina (proteína con retinal), y utilizan diferentes rutas metabólicas en su anabolismo para la síntesis de la glucosa a partir del dióxido de carbono. Normalmente son organismos heterótrofos y sólo realizan la fotosíntesis cuando los niveles de oxígeno en el medio son bajos.