مقالات

تطور التمثيل الغذائي


لقد حللنا حتى الآن ظهور الأشكال الحية الأولى ، وربما لاحظت أننا ذكرنا بالفعل لهذه الأشكال بعض الخصائص المهمة لتصور كائن حي. تحتوي هذه الكائنات المبكرة على مركبات عضوية في تكوين أجسامها ، وهي خلوية (أحادية الخلية ، في هذه الحالة) ولديها القدرة الإنجابية.

لم نناقش بعد سمة أخرى من الكائنات الحية: الأيض. دعونا إذن نلقي نظرة على ما يجب أن يكون عليه التطور المحتمل لمسارات التمثيل الغذائي في الكائنات الحية.

كل كائن حي يحتاج إلى الغذاء ، والذي يتدهور في عمليات التمثيل الغذائي لإطلاق الطاقة وتحقيق الوظائف. يمكن أيضًا استخدام هذه الأطعمة المتدهورة كمواد خام في تصنيع مواد عضوية أخرى ، مما يتيح النمو واستبدال الخسارة.

دعونا إذن نفكر في كيفية تمكن هؤلاء الكائنات المبكرة من الحصول على الغذاء وتحطيمه من أجل بقائهم. وقد تم مناقشة فرضيتين من قبل العلماء: فرضية تغايرية و و autotrophic.

الفرضية المغايرة

وفقًا لهذه الفرضية ، كانت الكائنات الحية بسيطة جدًا من الناحية الهيكلية ، ويمكن افتراض أن التفاعلات الكيميائية في خلاياها كانت بسيطة أيضًا. كانوا يعيشون في بيئة مائية ، غنية بالمواد المغذية ، ولكن ربما لم يكن هناك أكسجين في الجو أو مذاب في مياه البحر. في ظل هذه الظروف ، من الممكن أن نفترض أنه بوجود غذاء وفير من حولهم ، فإن هذه الكائنات الأولى قد استخدمت هذا الغذاء المعرض بالفعل كمصدر للطاقة والمواد الخام. سيكونون بالتالي مغاير (مغاير = مختلف ، trofos = الغذاء): الكائنات التي لا تستطيع تجميع الأطعمة الخاصة بها من المركبات غير العضوية ، والاستعداد لها من البيئة.

تسمى الكائنات القادرة على تصنيع الأطعمة الخاصة بها من المواد غير العضوية البسيطة autotrophs (النفس = الخاصة ، trofos = الغذاء) ، كما هو الحال مع النباتات.

مرة واحدة داخل الخلية ، وهذا الغذاء يحتاج إلى أن تتحلل. في ظروف الأرض اليوم ، فإن أبسط الطرق الأيضية لتحطيم الأطعمة الخالية من الأكسجين هي التخمير ، وهي عملية لاهوائية (ل = بدون ، ايرو= الهواء ، الحيوية = الحياة). أحد أكثر أنواع التخمير شيوعًا هو التخمير الكحولي. يتحلل سكر الجلوكوز إلى كحول الإيثيل (الإيثانول) وثاني أكسيد الكربون ، مما يطلق طاقة لمراحل الأيض الخلوية المختلفة.

بدأت هذه الكائنات في الزيادة في عدد كل التكاثر. في الوقت نفسه ، كانت الظروف الجوية للأرض تتغير أيضًا إلى النقطة التي لم يحدث فيها تخليق حيوي للمواد العضوية. وهكذا ، فإن المواد الغذائية المذابة في الوسط قد بدأت تصبح نادرة.

مع انخفاض الغذاء وعدد كبير من الأفراد في البحار ، يجب أن يكون هناك الكثير من المنافسة ، وكان الكثير من الكائنات الحية قد مات بسبب نقص الغذاء. في الوقت نفسه ، قد تراكمت CO2 في البيئة. من المعتقد أنه في هذا السيناريو الجديد كان من الممكن ظهور بعض الكائنات القادرة على التقاط أشعة الشمس بمساعدة أصباغ مثل الكلوروفيل. كان من الممكن استخدام الطاقة الخفيفة لتركيب الأطعمة العضوية الخاصة بها من الماء وثاني أكسيد الكربون. وهكذا كان من الممكن أن تنشأ أول autotrophs: كائنات التمثيل الضوئيصور = الضوء التوليف في وجود الضوء) ، والتي لم تتنافس مع المغاير وانتشرت إلى حد كبير.

كانت هذه الكائنات المبكرة للتمثيل الضوئي مفيدة في تعديل تكوين الغلاف الجوي: أدخلوا الأكسجين في الهواء ، وكان الجو قد انتقل من الحد إلى الأكسدة. حتى يومنا هذا ، تقوم الكائنات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في المقام الأول بقتل مستويات الأكسجين في الجو ، وهو أمر بالغ الأهمية للحياة على كوكبنا. في ظل ظروف انخفاض توافر الجزيئات العضوية في الوسط ، فإن هذه الكائنات الهوائية تتمتع بميزة كبيرة على التخمير.

مع توافر الأكسجين ، كان من الممكن البقاء على قيد الحياة الكائنات التي وضعت ردود الفعل الأيضية المعقدة ، وقادرة على استخدام هذا الغاز في تدهور الطعام. ثم جاءت الكائنات الهوائية الأولى ، التي تؤدي التنفس. من خلال التنفس ، يتحلل الطعام ، وخاصة سكر الجلوكوز ، إلى ثاني أكسيد الكربون والماء ، مما يطلق طاقة أكثر بكثير لأداء وظائف حيوية أكثر من التخمير.

بقيت التخمير والتمثيل الضوئي والتنفس مع مرور الوقت وتحدث في الكائنات الحية الموجودة حاليًا على الأرض. تتنفس جميع الكائنات الحية و / أو تخمرها ، ولكن القليل منها فقط يتنفس ويتخللها.

HYPEROTROPHIC HYPOTHESIS
التخمير -> التمثيل الضوئي -> التنفس

فيديو: تدري! التمثيل الغذائي 09 (يوليو 2020).