Haben sich Heterotrophen aus Autotrophen entwickelt?

Inhalt

• Wie Organismen ihre Energie gewinnen: Heterotrophe vs. Autotrophe
• Herausforderungen
• Heterotrophe Hypothese
• Entwicklung

Wissenschaftler haben überwältigende Beweise dafür, dass alle Arten, die jetzt auf der Erde leben, von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Es ist jedoch ein schwieriges Rätsel, herauszufinden, woher dieser gemeinsame Vorfahr stammt oder wie er entstand.

Obwohl Wissenschaftler noch nicht wissen, wie das Leben hier auf der Erde entstanden ist, haben sie viele verlockende Hinweise. Basierend auf dem, was wir wissen, können wir nicht sicher sein, wie das erste Leben zustande gekommen ist, aber wir können logisch rekonstruieren, was möglicherweise passiert ist. Überraschenderweise ist die beste Vermutung, dass Heterotrophen als erste auf der Bühne standen.

Diese Theorie ist bekannt als heterotrophe Hypothese.

Wie Organismen ihre Energie gewinnen: Heterotrophe vs. Autotrophe

Wissenschaftler teilen lebende Organismen in zwei große Klassen ein, je nachdem, woher sie ihre Energie beziehen. Diese beiden Klassen sind Heterotrophen und Autotrophen.

Autotrophen Verwenden Sie Sonnenlicht oder eine andere externe Energiequelle, um die Synthese chemischer Verbindungen wie Zucker zu fördern, die dem Organismus als Nahrung dienen. Im Wesentlichen machen sie ihr eigenes Essen. Pflanzen sind häufige Beispiele für Autotrophen, da sie sich bei der Herstellung ihrer Nahrung auf die Photosynthese verlassen. Andere Organismen wie Algen und photosynthetische Bakterien gelten ebenfalls als Heterotrophe.

Auch die Photosynthese ist nicht der einzige Weg, auf dem Autotrophen Nahrung erhalten. Es gibt auch einen Prozess namens Chemosynthese. Bei der Chemosynthese werden chemische Reaktionen (normalerweise mit Schwefelwasserstoff, Methan und Sauerstoff) zur Energieerzeugung eingesetzt. Dieser Prozess beruht nicht wie die Photosynthese auf Sonnenlicht.

HeterotrophenNehmen Sie dagegen Lebensmittel aus ihrer Umgebung auf - normalerweise, aber nicht unbedingt, indem Sie andere Organismen essen. Einige heterotrophe Beispiele sind Hunde, Katzen, Insekten, Protisten und Frösche. Menschen sind Heterotrophen, weil wir Pflanzen oder Tiere essen, um Energie zu gewinnen. Wir können unser Essen nicht selbst produzieren.

Herausforderungen

Autotrophen, wie wir sie heute kennen, haben sich höchstwahrscheinlich sekundär zu den ersten Lebensformen entwickelt. Die biochemischen Mechanismen, mit denen photosynthetische Organismen wie Pflanzen Lebensmittel synthetisieren, sind sehr kompliziert und erfordern wahrscheinlich eine erhebliche Entwicklungszeit.

Die meisten heutigen Heterotrophen sind jedoch auf Autotrophen angewiesen. Eine erfolgreiche wissenschaftliche Hypothese über den Ursprung des Lebens muss also entweder erklären, wie Autotrophen zuerst entstanden sind oder wo Heterotrophen ihre Nahrung vor dem Ursprung von Autotrophen hätten erhalten können.

Heterotrophe Hypothese

Frühere Experimente haben gezeigt, dass die Bedingungen auf der frühen Erde die Bildung von Verbindungen wie Aminosäuren und anderen Grundbausteinen für das Leben begünstigten. Nach der sogenannten heterotrophen Hypothese waren die ersten lebenden Organismen Heterotrophen. Sie konsumierten diese in ihrer Umgebung vorhandenen "Bausteine" und verwendeten sie als Lebensmittel.

Manchmal wird dies die "Ursuppentheorie" genannt, weil sie sich eine frühe Erde vorstellt, die reich an organischen Verbindungen ist, die die ersten aufstrebenden Organismen essen könnten. Dies erklärt, wie Heterotrophe existieren können, bevor sich Autotrophe entwickeln, die sie konsumieren können.

Entwicklung

Wenn die ersten Organismen tatsächlich Heterotrophen wären, hätte die Evolution allmählich zu Autotrophen geführt - Organismen, die ihre eigene Nahrung herstellen könnten. Als der Vorrat an Aminosäuren und anderen Grundbausteinen in der Ursuppe abnahm, hätten diese ersten Autotrophen einen großen Vorteil gegenüber der Konkurrenz gehabt. Schließlich entwickelten sich Organismen, die die ersten Autotrophen fressen konnten, um diese neue Quelle von Nahrungsmitteln und Nährstoffen zu nutzen.

Viele Wissenschaftler glauben auch, dass Chloroplasten (die für die Photosynthese notwendigen Organellen) einst ihre eigenen frei lebenden Zellen waren. Sie nehmen an, dass heterotrophe größere Zellen diese Nährstoffe aufgenommen haben, aber sie haben sie schließlich als Organelle in die Zelle eingebaut. Dies nennt man die endosymbiotische Theorie.

Wir werden vielleicht nie sicher wissen, ob dies tatsächlich der Fall ist, aber die derzeit verfügbaren Beweise legen nahe, dass diese Hypothese eine vernünftige beste Vermutung für die Entstehung von Autotrophen und Heterotrophen darstellt.