A EVOLUÇÃO DO METABOLISMO - HIPÓTESE HETEROTRÓFICA E AUTÓTROFA

 A evolução do metabolismo é uma área fascinante da biologia evolutiva que explora como as primeiras formas de vida na Terra desenvolveram estratégias para obter energia e nutrientes em um ambiente primitivo. Duas hipóteses principais têm sido propostas para explicar como os organismos primitivos obtinham seus alimentos: a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.

A hipótese heterotrófica sugere que os primeiros organismos vivos eram heterotróficos, o que significa que eles obtinham energia e nutrientes consumindo substâncias orgânicas produzidas por outros organismos. Esses organismos seriam anaeróbicos, pois viviam em um ambiente sem oxigênio livre disponível. Acredita-se que essas formas de vida primitivas fossem similares a algumas bactérias e arqueias encontradas em ambientes extremos, como fontes termais e sedimentos oceânicos.

Por outro lado, a hipótese autotrófica propõe que os primeiros organismos vivos eram autotróficos, o que significa que eles poderiam sintetizar seus próprios nutrientes orgânicos a partir de compostos inorgânicos, usando energia externa. Essa energia pode ter sido obtida a partir de fontes como luz solar ou reações químicas em ambientes geotérmicos. As formas de vida autotróficas são amplamente representadas por plantas, algas e algumas bactérias, que realizam fotossíntese ou quimiossíntese para produzir seus próprios alimentos.

Ambas as hipóteses têm apoio significativo na comunidade científica, e é provável que os primeiros organismos vivos tenham sido uma mistura de heterotróficos e autotróficos. Algumas evidências sugerem que os primeiros organismos vivos podem ter sido quimiossintéticos, utilizando reações químicas em ambientes geotérmicos para obter energia e nutrientes, antes mesmo do desenvolvimento da fotossíntese. Posteriormente, a evolução da fotossíntese permitiu que os organismos autotróficos colonizassem novos ambientes e se tornassem a base da cadeia alimentar em muitos ecossistemas.

A evolução do metabolismo é um campo complexo e em constante evolução, com muitas perguntas ainda sem resposta. No entanto, estudar como os primeiros organismos vivos obtiveram energia e nutrientes é fundamental para entender não apenas a origem da vida na Terra, mas também os processos fundamentais que impulsionam a diversidade e a complexidade da vida em nosso planeta. Ao investigar as hipóteses heterotróficas e autotróficas, os cientistas estão desvendando os mistérios da vida primitiva e lançando luz sobre os processos que moldaram a história da vida na Terra.

Hipótese heterotrófica

Segunda essa hipótese, os primeiros organismos eram estruturalmente muito simples, sendo de se supor que as reações químicas em suas células também eram simples. Eles viviam em um ambiente aquático, rico em substâncias nutritivas, mas provavelmente não havia oxigênio na atmosfera, nem dissolvido na água dos mares. Nessas condições, é possível supor que, tendo alimento abundante ao seu redor, esses primeiros seres teriam utilizado esse alimento já prono como fonte de energia e matéria-prima. Eles seriam, portanto, heterótrofos (hetero = diferente, trofos = alimento): organismos que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de compostos inorgânicos, obtendo-os prontos do meio ambiente.

Os seres capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de substâncias inorgânicas simples são chamados de autótrofos (auto = próprio, trofos = alimento), como é o caso das plantas.

Uma vez dentro da célula, esse alimento precisa ser degradado. Nas condições da Terra atual, a via metabólica mais simples para se degradar o alimento sem oxigênio é a fermentação, um processo anaeróbio (an = sem, aero= ar, bio = vida). Um dos tipos mais comuns de fermentação é a fermentação alcoólica. O açúcar glicose é degradado em álcool etílico (etanol) e gás carbônico, liberado energia para as várias etapas do metabolismo celular.

Esses organismos começaram a aumentar em número por reprodução. Paralelamente a isso, as condições climáticas da Terra também estavam mudando a ponto de não mais ocorrer síntese pré-biótica de matéria orgânica. Desse modo, o alimento dissolvido no meio teria começado a ficar escasso.

Com alimento reduzido e um grande número de indivíduos nos mares, deve ter havido muita competição, e muitos organismos teriam morrido por falta de alimento. Ao mesmo tempo, teria se acumulado CO2 no ambiente. Acredita-se que nesse novo cenário teria ocorrido o surgimento de alguns seres capazes de captar a luz solar com o auxílio de pigmentos como a clorofila. A energia da luz teria sido utilizada para a síntese de seus próprios alimentos orgânicos, a partir de água e gás carbônico. Teriam surgido assim os primeiros seres autótrofos: os seres fotossintetizantes (foto = luz; síntese em presença de luz), que não competiam com os heterótrofos e proliferaram muito.

Esses primeiros seres fotossintetizantes foram fundamentais na modificação da composição da atmosfera: eles introduziram o oxigênio no ar, e a atmosfera teria passado de redutora a oxidante. Até os dias de hoje, são principalmente os seres fotossintetizantes que matem os níveis de oxigênio na atmosfera, o que é fundamental para a vida no nosso planeta. Em condições de baixa disponibilidade de moléculas orgânicas no meio, esses organismo aeróbios teriam grande vantagem sobre os fermentadores.

Havendo disponibilidade de oxigênio, foi possível a sobrevivência de seres que desenvolveram reações metabólicas complexas, capazes de utilizar esse gás na degradação do alimento. Surgiram, então, os primeiros seres aeróbios, que realizam a respiração. Por meio da respiração, o alimento, especialmente o açúcar glicose, é degradado em gás carbônico e água, liberando muito mais energia para a realização das funções vitais do que na fermentação.

A fermentação, a fotossíntese e a respiração permaneceram ao longo do tempo e ocorrem nos organismos que vivem atualmente na Terra. Todos os organismos respiram e/ou fermentam, mas apenas alguns respiram e fazem fotossíntese.

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA

Fermentação      -->       Fotossíntese       -->       Respiração