Статии

Еволюцията на метаболизма


Досега анализирахме появата на първите живи форми и може би сте забелязали, че вече споменахме за тези форми някои важни характеристики за концептуализиране на живо същество. Тези ранни организми имат органични съединения в състава на телата си, са клетъчни (в този случай едноклетъчни) и имат репродуктивна способност.

Не сме обсъждали още една особеност на живите същества: метаболизма, Нека тогава разгледаме каква евентуална еволюция на метаболитните пътища трябва да е била в живите същества.

Всяко живо същество се нуждае от храна, която се разгражда в метаболитните процеси за освобождаване на енергия и изпълнение на функциите. Тези разградени храни могат да се използват и като суровина при синтеза на други органични вещества, което дава възможност за растеж и загуба на загуба.

Нека тогава помислим как тези ранни същества са били в състояние да получат и деградират храна за своето оцеляване. Две хипотези са обсъдени от учените: хетеротрофна хипотеза и автотрофният.

Хетеротрофна хипотеза

Според тази хипотеза първите организми са били структурно много прости и може да се предположи, че химичните реакции в техните клетки също са били прости. Те живееха във водна среда, богата на хранителни вещества, но вероятно нямаше кислород в атмосферата или разтворен в морска вода. При тези условия може да се предположи, че, като имат изобилна храна около тях, тези първи същества биха използвали тази вече предразположена храна като източник на енергия и суровина. Следователно те биха били хетеротрофи (хетеро = различно, trofos = храна): организми, които не са в състояние да синтезират собствените си храни от неорганични съединения, приготвяйки ги от околната среда.

Същества, способни да синтезират собствените си храни от прости неорганични вещества, се наричат ​​автотрофи (себе си = собствен, trofos = храна), какъвто е случаят с растенията.

След като влезе в клетката, тази храна трябва да бъде разградена. В днешните условия на Земята най-простият метаболитен път за разграждане на безкислородна храна е ферментацията, анаеробен процес (един = без, аеро= въздух, био = живот). Един от най-често срещаните видове ферментация е алкохолната ферментация. Глюкозната захар се разгражда до етилов алкохол (етанол) и въглероден диоксид, освобождавайки енергия за различните етапи на клетъчния метаболизъм.

Тези организми започнаха да се увеличават по брой на репродукция. В същото време метеорологичните условия на Земята също се променят до точката, в която не се наблюдава пребиотичен синтез на органична материя. Така храната, разтворена в средата, щеше да започне да става оскъдна.

При намалена храна и голям брой индивиди в моретата трябва да е имало голяма конкуренция и много организми биха умрели от липса на храна. В същото време CO би се натрупал2 в околната среда. Смята се, че в този нов сценарий би имало появата на някои същества, способни да улавят слънчевата светлина с помощта на пигменти като хлорофил. Светлинната енергия би била използвана за синтезиране на техните собствени органични храни от вода и въглероден диоксид. Така биха възникнали първите автотрофи: фотосинтезиращи същества (снимка = светлина; синтез в присъствието на светлина), който не се конкурира с хетеротрофите и се разпространява значително.

Тези ранни фотосинтезиращи същества играят важна роля за промяна на състава на атмосферата: те въвеждаха кислород във въздуха и атмосферата щеше да премине от редукция до окисляване. И до днес именно фотосинтезиращите същества убиват нивата на кислород в атмосферата, което е от решаващо значение за живота на нашата планета. При условия на ниска наличност на органични молекули в средата, тези аеробни организми биха имали голямо предимство пред ферментаторите.

С наличието на кислород беше възможно да оцелеят същества, които развиха сложни метаболитни реакции, способни да използват този газ при разграждането на храната. Тогава дойдоха първите аеробни същества, които изпълняват дъха. Чрез дишането храната, особено глюкозната захар, се разгражда до въглероден диоксид и вода, освобождавайки много повече енергия за изпълнение на жизненоважни функции, отколкото при ферментация.

Ферментацията, фотосинтезата и дишането са останали във времето и се появяват в организмите, които понастоящем живеят на Земята. Всички организми дишат и / или ферментират, но само няколко дишат и фотосинтезират.

ХИПЕРОТРОФНА ХИПОТЕЗА
Ферментация -> Фотосинтеза -> Дишане


Видео: 1. Симфония на сътворението. Функционира ли еволюцията (Юли 2021).