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La evolución del metabolismo.


Hasta ahora hemos analizado la aparición de las primeras formas vivas, y es posible que haya notado que ya hemos mencionado, para estas formas, algunas características importantes para conceptualizar un ser vivo. Estos primeros organismos tienen compuestos orgánicos en la constitución de sus cuerpos, son celulares (unicelulares, en este caso) y tienen capacidad reproductiva.

No hemos discutido otra característica de los seres vivos: el metabolismo. Veamos entonces cuál ha sido la evolución probable de las vías metabólicas en los seres vivos.

Todos los seres vivos necesitan alimentos, que se degradan en los procesos metabólicos para la liberación de energía y el cumplimiento de las funciones. Estos alimentos degradados también se pueden usar como materias primas en la síntesis de otras sustancias orgánicas, lo que permite el reemplazo del crecimiento y la pérdida.

Consideremos entonces cómo estos primeros seres pudieron obtener y degradar alimentos para su supervivencia. Los científicos han discutido dos hipótesis: la hipótesis heterotrófica y El autotrófico.

Hipótesis heterotrófica

Según esta hipótesis, los primeros organismos eran estructuralmente muy simples, y se puede suponer que las reacciones químicas en sus células también fueron simples. Vivían en un ambiente acuático, rico en sustancias nutritivas, pero probablemente no había oxígeno en la atmósfera ni estaba disuelto en agua de mar. En estas condiciones, se puede suponer que, teniendo abundante comida a su alrededor, estos primeros seres habrían utilizado esta comida ya propensa como fuente de energía y materia prima. Por lo tanto, serían heterótrofos (derecho = diferente, trofeos = alimento): organismos que no pueden sintetizar sus propios alimentos a partir de compuestos inorgánicos, preparándolos del medio ambiente.

Los seres capaces de sintetizar sus propios alimentos a partir de sustancias inorgánicas simples se denominan autótrofos (yo = propio trofeos = comida), como es el caso de las plantas.

Una vez dentro de la célula, este alimento necesita ser degradado. En las condiciones actuales de la Tierra, la vía metabólica más simple para degradar los alimentos sin oxígeno es la fermentación, un proceso anaeróbico (un = sin aero= aire, bio = vida). Uno de los tipos más comunes de fermentación es la fermentación alcohólica. El azúcar de glucosa se degrada en alcohol etílico (etanol) y dióxido de carbono, liberando energía para las diversas etapas del metabolismo celular.

Estos organismos comenzaron a aumentar en número por reproducción. Al mismo tiempo, las condiciones climáticas de la Tierra también estaban cambiando hasta el punto en que no se producía una síntesis prebiótica de materia orgánica. Por lo tanto, la comida disuelta en el medio habría comenzado a escasear.

Con alimentos reducidos y un gran número de individuos en los mares, debe haber mucha competencia, y muchos organismos habrían muerto por falta de alimentos. Al mismo tiempo, CO habría acumulado2 en el medio ambiente Se cree que en este nuevo escenario habría surgido algunos seres capaces de capturar la luz solar con la ayuda de pigmentos como la clorofila. La energía de la luz se habría utilizado para sintetizar sus propios alimentos orgánicos a partir del agua y el dióxido de carbono. Así habrían surgido los primeros autótrofos: seres fotosintéticos (foto = luz; síntesis en presencia de luz), que no compitió con los heterótrofos y proliferó en gran medida.

Estos primeros seres fotosintéticos fueron fundamentales para modificar la composición de la atmósfera: introdujeron oxígeno en el aire y la atmósfera habría pasado de reducirse a oxidarse. Hasta el día de hoy, son principalmente los seres fotosintéticos los que matan los niveles de oxígeno en la atmósfera, lo cual es crítico para la vida en nuestro planeta. En condiciones de baja disponibilidad de moléculas orgánicas en el medio, estos organismos aeróbicos tendrían una gran ventaja sobre los fermentadores.

Con la disponibilidad de oxígeno, fue posible para la supervivencia de los seres que desarrollaron reacciones metabólicas complejas, capaces de utilizar este gas en la degradación de los alimentos. Luego vinieron los primeros seres aeróbicos, que realizan la respiración. A través de la respiración, los alimentos, especialmente el azúcar de glucosa, se degradan a dióxido de carbono y agua, liberando mucha más energía para realizar funciones vitales que en la fermentación.

La fermentación, la fotosíntesis y la respiración se han mantenido a lo largo del tiempo y se producen en organismos que actualmente viven en la Tierra. Todos los organismos respiran y / o fermentan, pero solo unos pocos respiran y fotosintetizan.

HIPÓTESIS HIPEROTRÓFICA
Fermentación -> Fotosíntesis -> Respiración