Metabolismo

O metabolismo celular é o conjunto de reacções químicas que ocorrem nas células dos organismos vivos, permitindo-lhes transformar energia, conservar sua identidade e se reproduzir. As principais estruturas dos seres vivos são fabricadas a partir de três classes básicas de moléculas: aminoácidos, glícidos e lípidos. Devido à importância dessas moléculas, o metabolismo foca na sua produção, construção de células e tecidos, ou na sua degradação para geração de energia.

Para entender como eram os primeiros seres vivos e como obtinham e processavam alimentos, duas hipóteses principais foram discutidas: a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.

Hipótese Heterotrófica

Essa hipótese sugere que os primeiros seres vivos eram heterotróficos, ou seja, não tinham a capacidade de produzir seu próprio alimento. Esses organismos primitivos eram simples e não possuíam estruturas complexas para obter alimento de forma activa, dependendo da matéria orgânica disponível no ambiente.

Hipótese heterotrófica.


Viveram em um ambiente rico em matéria orgânica e pobre em oxigênio, o que provavelmente levou esses primeiros seres vivos a realizarem a fermentação—um processo anaeróbico que produz dióxido de carbono (CO2) e etanol. A atividade desses organismos contribuiu para a mudança do ambiente.

À medida que esses organismos proliferavam e as condições climáticas da Terra mudavam, a síntese pré-biótica de matéria orgânica cessou, tornando o alimento dissolvido no meio escasso. A competição por recursos aumentou, e muitos organismos morreram. Ao mesmo tempo, a elevação dos níveis de CO2 favoreceu o surgimento de organismos autotróficos fotossintetizantes, que utilizavam a luz solar e CO2 para produzir seu próprio alimento. Esses seres não competiam com os heterotróficos e proliferaram rapidamente.

Os primeiros fotossintetizantes foram cruciais para a modificação da atmosfera, introduzindo oxigénio e transformando-a de redutora para oxidante. Hoje, são principalmente esses organismos fotossintetizantes que mantêm os níveis de oxigénio na atmosfera, essencial para a vida no planeta.

Com a disponibilidade de oxigénio, surgiram os primeiros seres aeróbios, que utilizavam o oxigénio na respiração para degradar o alimento, especialmente açúcares, em CO2 e água, liberando muito mais energia do que a fermentação. Em ambientes com baixa disponibilidade de moléculas orgânicas, esses organismos aeróbios tinham uma vantagem significativa sobre os fermentadores.

A hipótese heterotrófica enfrenta críticas, principalmente porque a Terra primitiva era instável, com frequentes impactos de cometas e meteoritos, o que poderia ter dificultado a sobrevivência de formas de vida simples.

Terra primitiva.


Hipótese Autotrófica

A hipótese autotrófica propõe que os primeiros seres vivos eram autotróficos e provavelmente quimiossintetizantes, produzindo seu próprio alimento a partir de matéria inorgânica utilizando a energia liberada na oxidação de moléculas inorgânicas. Esses organismos teriam vivido no fundo dos oceanos, protegidos dos impactos de cometas e meteoritos.

Essa hipótese ganhou força com a descoberta das fontes termais submarinas em 1977, onde bactérias quimiossintetizantes foram encontradas vivendo em ambientes com alta temperatura e presença de metais. A presença dessas bactérias em ambientes extremos sugere que organismos semelhantes poderiam ter sobrevivido às condições adversas da Terra primitiva realizando quimiossíntese.

Fontes termais submarinas.


De acordo com a hipótese autotrófica, os primeiros organismos teriam realizado quimiossíntese, seguidos pela fermentação, fotossíntese e, por último, a respiração. Embora a hipótese autotrófica tenha ganhado força recentemente, a hipótese heterotrófica ainda é amplamente aceita. Críticos da hipótese autotrófica argumentam que os primeiros seres vivos, sendo muito simples, provavelmente dependiam da matéria orgânica disponível para sua sobrevivência.

Síntese

A origem dos primeiros seres vivos e seu metabolismo são explicados por duas hipóteses principais: a heterotrófica e a autotrófica. A hipótese heterotrófica sugere que os primeiros organismos eram dependentes de matéria orgânica do ambiente e realizavam fermentação, com a introdução de fotossíntese e respiração aeróbica modificando a atmosfera. A hipótese autotrófica, fortalecida por descobertas recentes em fontes termais submarinas, propõe que os primeiros seres eram quimiossintetizantes e viviam em ambientes protegidos. Embora a hipótese autotrófica tenha ganhado apoio, a hipótese heterotrófica ainda é a mais aceita para explicar o metabolismo dos primeiros seres vivos.