Die heterotrophe Hypothese ist ein Vorschlag aus dem Bereich der Evolutionsbiologie, der behauptet, dass die ersten lebenden Organismen Heterotrophe waren; das heißt, diejenigen, die nicht in der Lage sind, ihre eigene Energie zu synthetisieren.
Der Begriff Heterotrophe stammt aus dem Griechischen "Heteros" (andere) und "Trophäen" (essen). Heterotrophe erhalten ihre Energie und ihren Rohstoff durch Aufnahme organischer Moleküle oder anderer Organismen.
Die heterotrophe Hypothese wurde zuerst von Charles Darwin benannt.
Ursprung der Hypothese
Die heterotrophe Hypothese wurde erstmals von dem Wissenschaftler Charles Darwin in einem seiner Briefe an JD Hooker erwähnt. In dem Brief schrieb Darwin:
«… Wie großartig, wenn wir uns in einem kleinen heißen Teich mit allen Arten von Ammoniak und Phosphorsalzen, Licht und Elektrizität vorstellen könnten, dass eine Proteinverbindung heute chemisch gebildet wurde, wäre solche Materie gegessen oder absorbiert worden, was vorher nicht der Fall gewesen wäre von denen Lebewesen gebildet wurden «.
Im 20. Jahrhundert schlugen die Wissenschaftler Aleksandr Oparin und John Haldane ähnliche Theorien zugunsten der heterotrophen Hypothese vor, die als Opadin-Haldane-Hypothese bekannt wurde.
Nach diesem Vorschlag wurde das Meer zu einer heißen und verdünnten Suppe organischer Verbindungen. Diese Verbindungen aggregierten zu Koazervaten, bis organische Verbindungen auf ähnliche Weise wie der Metabolismus assimiliert wurden.
Experimente von Stanley Miller und Harold Urey
Erst 1950 gelang es den Biochemikern Stanley Miller und Harold Urey, die Atmosphäre des Erdursprungs über einem Gewässer wiederherzustellen, das als Miller-Urey-Experiment bekannt ist.
Urey und Miller erstellten eine Gaskammer mit Elektroden, um die Atmosphäre der Zeit wiederherzustellen, und führten das Experiment eine Woche lang durch. Am Ende des Experiments fanden sie die Bildung organischer Verbindungen aus anorganischen Verbindungen, die zuvor in Wasser waren.
Dieses Experiment bestätigte die Existenz von Koazervaten, die Oparin zu Beginn des Jahrhunderts vorgeschlagen hatte.
Das Miller- und Urey-Experiment hat in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Skepsis ausgelöst. Dieser schlug ein Fenster der Evolutionsforschung vor und wurde von anderen Wissenschaftlern neu erstellt.
Ein kürzlich durchgeführtes Experiment ergab eine höhere Anzahl von Aminosäuren als die von Miller und Urey berichteten.
Urey und Miller erstellten eine Gaskammer mit Elektroden, um die Atmosphäre der Zeit wiederherzustellen, und führten das Experiment eine Woche lang durch.
Die Frage nach der Möglichkeit, die Atmosphäre vergangener Zeiten im Labor genau nachzubilden, bleibt unbeantwortet.
Heterotrophe Organismen
Das Leben auf der Erde reicht 3,5 Milliarden Jahre zurück. Während dieser Zeit bestand die Atmosphäre aus Wasserstoff, Wasser, Ammoniak und Methylen. Sauerstoff war nicht Teil davon.
Heute untersuchen Wissenschaftler die Atmosphäre und ihre Bedeutung für die Entstehung der ersten biologischen Moleküle wie Proteine, Nukleotide und Adenosintriphosphat (ATP).
Ein möglicher Vorschlag erklärt die Vereinigung von Molekülen zu komplexen Verbindungen und damit zur Durchführung von Stoffwechselprozessen. Diese gemeinsame Arbeit brachte die ersten Zellen, insbesondere Heterotrophen.
Die Heterotrophen sind nicht in der Lage, ihre eigene Energie- und Nahrungsquelle zu produzieren, weshalb sie andere Organismen aus der von Haldane beschriebenen heißen Suppe konsumierten.
Die Stoffwechselprozesse von Heterotrophen setzten Kohlendioxid in die Atmosphäre frei. Schließlich ermöglichte Kohlendioxid in der Atmosphäre die Entwicklung von photosynthetischen Autotrophen, die in der Lage sind, ihre eigene Nahrung durch Energie und Kohlendioxid zu synthetisieren.
Verweise
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