A evolução do metabolismo - Hipótese Heterotrófica e Autotrófica Vida multicelular

 Evolução do metabolismo _ Possível desenvolvimento de vias metabólicas nos organismos vivos. Todos os seres vivos precisam de alimentos, que são decompostos durante o metabolismo para liberar energia e desempenhar funções. Esse alimento decomposto também pode ser utilizado como matéria-prima para a síntese de outras substâncias orgânicas, permitindo o crescimento e a reposição de partes perdidas.  Analisaremos então como essas primeiras criaturas obtinham e recuperaram alimentos para sobreviver. Os cientistas debateram duas hipóteses: a hipótese heterotrófica e a

hipótese autotrófica.

● hipótese heterótrofica _ De acordo com esta hipótese, os primeiros organismos eram estruturalmente muito simples, e as suas reações químicas intracelulares também eram consideradas simples. Eles vivem em ambientes aquáticos ricos em nutrientes, mas podem carecer de oxigênio atmosférico ou dissolver-se na água do mar. Nestas condições, com alimentos abundantes nas proximidades, pode-se presumir que estas primeiras criaturas teriam utilizado alimentos prontamente disponíveis como fonte de energia e matérias-primas. Portanto, seriam heterótrofos (hetero = diferente, trofos = alimento). Ou seja, organismos que não conseguem sintetizar seu próprio alimento a partir de compostos inorgânicos e, portanto, obtê-lo pronto no meio ambiente. 

Organismos que conseguem sintetizar seu próprio alimento a partir de substâncias inorgânicas simples, como as plantas, são chamados de autotróficos (self = self, trof = food). Uma vez dentro da célula, esse alimento deve ser decomposto. Nas actuais condições da Terra, a via metabólica mais simples para decompor os alimentos sem oxigénio é a fermentação, um processo anaeróbico (an = nenhum, aero = ar, bio = vida). Um dos tipos mais comuns de fermentação é a fermentação alcoólica. O açúcar glicose é decomposto em álcool etílico (etanol) e dióxido de carbono, liberando energia para várias etapas do metabolismo celular. O número desses organismos começa a aumentar à medida que ser reproduzem. Ao mesmo tempo, o clima da Terra mudou de modo que a síntese prebiótica de matéria orgânica não ocorreu mais. Desta forma, o alimento solúvel no meio começa a ser limitado. Quando há pouca comida e grandes populações no oceano, a competição aumenta e muitos organismos morrem por falta de comida. Ao mesmo tempo, o CO2 se acumula no meio ambiente. Acredita-se que neste novo cenário surgirão algumas criaturas que serão capazes de sentir a luz solar com a ajuda de pigmentos como a  clorofila. A energia luminosa é usada para sintetizar seu próprio alimento biológico a partir de água e dióxido de carbono. Assim nasceram os primeiros autótrofos, ou seja, organismos fotossintéticos (foto = luz, sintetizada na presença de luz) que se reproduziam abundantemente sem competir com os heterótrofos. Esses primeiros organismos fotossintéticos foram essenciais para alterar a composição da atmosfera. Eles introduziram oxigênio no ar e a atmosfera mudou de redutora para oxidante. Até hoje, principalmente os organismos fotossintéticos mantêm os níveis de oxigênio atmosférico que são a base da vida na Terra. 

Em condições de baixa disponibilidade de moléculas orgânicas no ambiente, esses organismos aeróbios apresentam grandes vantagens sobre os fermentadores. A presença de oxigênio permite a sobrevivência de organismos que utilizam esse gás para produzir reações metabólicas complexas que lhes permitem decompor os alimentos. Mais tarde, surgiram os primeiros organismos aeróbicos que realizavam respiração. A respiração decompõe os alimentos, especialmente o açúcar glicose, em dióxido de carbono e água, liberando mais energia para desempenhar funções importantes do que a fermentação. A fermentação, a fotossíntese e a respiração existem há muito tempo e ocorrem nos organismos que vivem atualmente na Terra. Todos os organismos respiram ou fermentam, mas apenas alguns respiram e fotossintetizam.