Fotoautótrofos

¿Qué son los fotoautótrofos?

Los fotoautótrofos, o fotótrofos, son organismos que dependen de la luz como fuente de energía para fabricar moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas. Este proceso se conoce como fotosíntesis y, por lo general, estos seres representan la base de la cadena alimenticia.

La fuente más importante de energía para la vida es la luz solar, que incide sobre la superficie de la Tierra. La energía luminosa es captada durante la fotosíntesis. Durante este proceso, la energía es absorbida por la clorofila y otros pigmentos, siendo luego convertida en energía química.

Generalmente, los fotoautótrofos utilizan la energía de la luz para convertir el CO2 y el agua en azúcares, base de miles de moléculas orgánicas. Estos azúcares son capaces de ser asimilados por la mayoría de los organismos vivos, no solo por los fotoautótrofos.

La palabra “fotoautótrofo” deriva tres vocablos griegos: foto, que significa “luz”, auto, que significa “propio” y trophos, que significa “nutrición”.

Esta palabra engloba a muchos grupos de seres vivos diferentes, entre los que están algunas especies de bacterias y protozoos, todas las plantas, las algas y los líquenes. Además, existe una especie animal única que reúne características fotoautótrofas y heterótrofas.

Características de los fotoautótrofos

– Tipo de nutrición. Son autótrofos: no dependen de materia orgánica externa para alimentarse, ya que sintetizan sus propios compuestos orgánicos. Usan la fotosíntesis para transformar energía lumínica en energía química (glucosa y otras moléculas energéticas).

– Fuente de energía y carbono. La energía proviene de la luz solar (fotones). El carbono se obtiene del dióxido de carbono (CO₂) atmosférico.

– Pigmentos fotosintéticos. Contienen clorofila (en plantas, algas y cianobacterias) u otros pigmentos similares que capturan la luz. Estos pigmentos se encuentran en cloroplastos (eucariotas) o en membranas internas especializadas (procariotas como las cianobacterias).

– Proceso metabólico. Realizan fotosíntesis oxigénica (liberan O₂ como subproducto, en plantas, algas y cianobacterias). Algunos realizan fotosíntesis anoxigénica (sin liberar oxígeno, usando compuestos distintos al agua como donadores de electrones, en bacterias verdes y púrpuras).

– Importancia ecológica. Son productores primarios en los ecosistemas: inician la cadena trófica. Generan oxígeno en la atmósfera y mantienen el ciclo del carbono.

– Diversidad. Incluyen las plantas terrestres, algas unicelulares y pluricelulares en ambientes acuáticos. Cianobacterias (procariotas fotosintéticos). Algunas bacterias fotosintéticas (ej. bacterias verdes del azufre, bacterias púrpuras).

Ejemplos de organismos fotoautótrofos

Existe una gran diversidad de entes vivos fotoautótrofos, ya que se trata de una adaptación que le proporcionó, a los organismos que la adquirieron, la capacidad de sobrevivir en cualquier condición y ecosistema, mientras estén en presencia de luz.

• Cianobacterias. Las cianobacterias u oxifotobacterias son procariotas. Son organismos unicelulares, poseen cloroplastos y, por lo tanto, capaces de realizar fotosíntesis. Las membranas internas de estas especies poseen unas “laminillas fotosintetizadoras” parecidas a los tilacoides en el interior de los cloroplastos vegetales. Todas las cianobacterias poseen clorofila A y pigmentos biliproteicos, como las ficobilinas o las ficocianinas. La combinación de estos pigmentos en el interior de las células les confiere su coloración azul-verdosa característica. Estos organismos están dispersos por la biosfera y son típicos de lagos, lagunas, suelos húmedos y materia orgánica húmeda en descomposición. Son generalistas, ya que su fotoautotrofía les permite prescindir de algunas condiciones demasiado específicas, necesitando solo la luz del sol.

• Protozoarios. Entre los protozoarios fotoautótrofos están las euglenas, organismos microscópicos, flagelados y clasificados dentro del grupo Mastigophora. A los euglénidos se les ha clasificado como algas unicelulares, sin embargo, los estudios recientes han demostrado que, además de alimentarse mediante fotosíntesis, pueden aprovechar algunas sustancias del medio a través de pinocitosis. Los euglénidos son de vida libre, viven en agua dulce (pocas especies son de agua salada) y son solitarios en su mayoría. Presentan una gran variedad de formas, pudiendo ser alargados, esféricos, ovoides o lanceolados. Puesto que son fotosintéticos, poseen fototactismo positivo (sensibles a los estímulos lumínicos) y tienen un ensanchamiento en la base de su flagelo anterior que actúa como fotorreceptor para la energía lumínica. Poseen como pigmentos fotosintéticos la clorofila A y B, ficobilinas, β-carotenos y las xantofilas de tipo neoxantina y diadinoxantina. En muchos casos, los euglénidos no satisfacen todas sus necesidades nutricionales a través de la fotosíntesis, por lo que deben ingerir vitamina B1 y B12 del entorno.

• Líquenes. Están definidos por la asociación simbiótica entre algas y hongos. Por lo tanto, son organismos tanto heterótrofos (a través del hongo) como fotoautótrofos (a través del alga). La asociación entre estos dos organismos resulta ventajosa para ambos, ya que el alga puede aprovechar el sustrato que le proporciona el hongo para crecer, mientras que el hongo puede alimentarse de los azúcares que produce el alga por medio de la fotosíntesis. Los líquenes no corresponden a un grupo taxonómico, pero típicamente se clasifican según el tipo de hongo simbionte. Todos los hongos que componen a los líquenes pertenecen al filo Ascomycota, del reino Fungi.
• Algas unicelulares, plantas y algas macroscópicas. Las algas unicelulares son quizás los organismos fotoautótrofos más abundantes en los ecosistemas acuáticos, mientras que las plantas son los macroorganismos más abundantes de los ecosistemas terrestres. Tanto las algas como las plantas necesitan de la presencia de agua y dióxido de carbono para realizar la fotosíntesis y sustentar sus requerimientos nutricionales.
  • Algas unicelulares. Si se toma un poco de agua de cualquier charco, lago, laguna, río, mar o cualquier otro cuerpo de agua, y se observara al microscopio, se encontrarán millones de diminutas formas de vida flageladas de color verde, siendo la mayoría seguramente algas unicelulares. Casi todas las algas unicelulares tienen uno o más flagelos y, por lo general, son de vida libre, aunque existen algunas especies que viven en colonias. La mayoría de estas algas son organismos fotoautótrofos, pero existen casos de algas heterótrofas. Se les considera de los principales productores de oxígeno en el planeta y algunos autores piensan que son los principales productores primarios en los océanos, ya que se encuentran en la base de la cadena alimenticia.
  • Plantas. Las plantas son organismos terrestres sésiles que se caracterizan por un cuerpo dividido en dos porciones: una aérea y una terrestre. La porción terrestre está conformada por la raíz, mientras que la porción aérea está constituida por el vástago, que a su vez se divide en tallo, hojas y flores. Poseen una increíble cantidad de formas diferentes y producen sus propios alimentos a través de la fotosíntesis, como todos los demás fotoautótrofos. Sin embargo, las plantas son los seres vivos que se han especializado más en el aprovechamiento de la energía lumínica, ya que poseen millones de células en sus hojas, dispuestas específicamente para fotosintetizar continuamente durante el día.
  • Algas macroscópicas. Las algas macroscópicas son los representantes de las plantas en los medios acuosos. Estas, en su mayoría, viven sumergidas en los medios acuáticos, colonizando cualquier lugar en donde haya un sustrato apropiado para aferrarse. Las algas del grupo de las glaucofitas son el grupo que se considera más emparentado con las plantas terrestres. No obstante, algunos autores clasifican a las algas junto con los protozoarios.

• Animales. La babosa de mar Elysia chlorotica, conocida comúnmente como “esmeralda oriental”, puede aprovechar los cloroplastos que consume a través de su dieta rica en organismos fotoautótrofos, puesto que vive de la succión de savia de las algas marinas. El proceso de aprovechamiento de los cloroplastos provenientes de sus alimentos se conoce como cleptoplastia. Gracias a este fenómeno, la babosa puede sobrevivir mediante la producción de fotoasimilados en lugares donde hay luz solar, sin ingerir alimentos por un tiempo prolongado.

Referencias

1. Bresinsky, A., Körner, C., Kadereit, J.W., Neuhaus, G., Sonnewald, U. Strasburger plant sciences: including prokaryotes and fungi. Springer.
2. Brusca, R.C., Brusca, G.J. Invertebrados. McGraw Hill.
3. Hu, Q., Guterman, H., Richmond, A. A flat inclined modular photobioreactor for outdoor mass cultivation of photoautotrophs. Biotechnology and Bioengineering.
4. Raven, P.H. Research in botanical gardens. Bot. Jahrb.
5. Willey, J.M., Sherwood, L., Woolverton, C.J. Prescott, Harley, and Klein’s microbiology. McGraw Hill Higher Education.