Di Kevin Beck | Aggiornato il 24 marzo 2022
Tutti gli organismi viventi fanno affidamento sull'ATP (adenosina trifosfato) per alimentare i processi metabolici, sintetici e riproduttivi. La maggior parte utilizza il glucosio come nutriente facilmente degradabile, ma in ambienti estremi in cui la luce è assente, la vita ha sviluppato strategie alternative.
Negli ecosistemi ben illuminati, gli autotrofi fotosintetici catturano la luce solare per convertire la CO₂ in carboidrati, mentre gli eterotrofi ottengono energia consumando materia organica. All'estremità opposta dello spettro, gli organismi chemiotrofi sfruttano l'energia rilasciata dalle reazioni chimiche per fissare la CO₂ in composti organici.
Gli autotrofi sintetizzano il proprio cibo a partire dal carbonio inorganico (solitamente CO₂) e da una fonte di energia. Questo gruppo comprende piante, alghe, fitoplancton e numerosi batteri e archaea. Svolgono un ruolo fondamentale nei cicli biogeochimici globali.
La chemiosintesi è la mediazione microbica di reazioni chimiche inorganiche che liberano energia. A differenza della fotosintesi, non dipende dalla luce. La fonte di carbonio rimane la CO₂, mentre il substrato inorganico ossidabile può essere idrogeno solforato (H₂S), idrogeno gassoso (H₂) o ammoniaca (NH₃), a seconda dell'ambiente.
La reazione classica per i batteri solforati è:
CO₂ + O₂ + 4H₂S → CH₂O + 4S + 3H₂O
Qui, i carboidrati (CH₂O) prodotti fungono da riserva energetica dell'organismo, mentre lo zolfo elementare e l'acqua sono sottoprodotti.
Le sorgenti idrotermali – fessure del fondale marino che emettono fluidi surriscaldati e chimicamente ricchi – creano nicchie dove prosperano le comunità chemiosintetiche. Le temperature vanno da 5°C a 100°C (da 41°F a 212°F), un ambiente rigido ma energeticamente favorevole per enzimi specializzati.
Molti abitanti delle sorgenti non sono “batteri” in senso stretto ma archaea, un ramo distinto dei procarioti. Un esempio notevole è Methanopyrus kandleri , che prospera in condizioni di salinità e temperatura elevate, estraendo energia dall'H₂ e producendo metano (CH₄).
Questi organismi illustrano come la vita può sfruttare la chimica inorganica per sostenere ecosistemi indipendenti dalla luce solare, costituendo le fondamenta delle reti alimentari delle profondità marine.
