Heterotrofiset hypoteesi on ehdotuksesta haara evoluutiobiologian että toteaa, että ensimmäinen elävät organismit olivat heterotrofeja; eli ne, jotka eivät kykene syntetisoimaan omaa energiaa.
Termi heterotrofi tulee kreikkalaisista "heteroista" (muut) ja "trofeista" (syö). Heterotrofit saavat energiansa ja raaka-aineensa nauttimalla orgaanisia molekyylejä tai muita organismeja.
Heterotrofisen hypoteesin nimitti ensin Charles Darwin.
Hypoteesin alkuperä
Tutkija Charles Darwin mainitsi heterotrofisen hypoteesin ensimmäisessä kirjeessään JD Hookerin kanssa. Darwin kirjoitti kirjeessä:
«… Kuinka hienoa, jos pystyisimme ajattelemaan pienessä kuumassa lampissa kaikenlaisia ammoniakkia ja fosforisuoloja, valoa, sähköä, että proteiiniyhdiste muodostuisi kemiallisesti tänään, sellainen aine olisi syönyt tai absorboitunut, mikä ei olisi ollut ennen joista eläviä olentoja muodostettiin.
1900-luvulla tutkijat Aleksandr Oparin ja John Haldane ehdottivat samanlaisia teorioita heterotrofisen hypoteesin puolesta, ja niistä tuli Opadin-Haldane-hypoteesi.
Tämän ehdotuksen mukaan merestä tuli kuuma ja laimennettu orgaanisten yhdisteiden keitto. Nämä yhdisteet aggregoituivat koacervaattien muodostamiseen, kunnes orgaaniset yhdisteet assimiloitiin samalla tavalla kuin metabolia.
Stanley Miller ja Harold Urey kokeilut
Vasta vuonna 1950 biokemistit Stanley Miller ja Harold Urey onnistuivat luomaan maapallon alkuperän ilmakehän vesistössä, joka tunnetaan nimellä Miller-Urey -kokeilu.
Urey ja Miller loivat kaasukammion, jossa oli elektrodit ajan ilmapiirin luomiseksi, ja he pitivät kokeilua viikon ajan. Kokeen lopussa he havaitsivat orgaanisten yhdisteiden muodostumisen epäorgaanisista yhdisteistä, jotka olivat aikaisemmin vedessä.
Tämä kokeilu vahvisti koacervaattien olemassaolon, jonka Oparin ehdotti vuosisadan alussa.
Miller ja Urey-kokeilu on luonut skeptisyyttä tiedeyhteisöön. Tämä ehdotti evoluutiotutkimuksen ikkunaa, ja muut tutkijat ovat luoneet sen uudelleen.
Äskettäisessä kokeessa löydettiin enemmän aminohappoja kuin Millerin ja Ureyn ilmoittamilla.
Urey ja Miller loivat kaasukammion, jossa oli elektrodit ajan ilmapiirin luomiseksi, ja he pitivät kokeilua viikon ajan.
Kysymys mahdollisuudesta palauttaa aikaisemman ajan ilmapiiri tarkasti laboratoriossa pysyy vastaamattomana.
Heterotrofiset organismit
Elämä maan päällä juontaa juurensa 3,5 miljardia vuotta. Tänä aikana ilmakehä koostui vedystä, vedestä, ammoniakista ja metyleenistä. Happi ei ollut osa sitä.
Nykyään tutkijat tutkivat ilmakehää ja sen merkitystä ensimmäisten biologisten molekyylien, kuten proteiinien, nukleotidien ja adenosiinitrifosfaatin (ATP) luomisessa.
Mahdollinen ehdotus selittää molekyylien liittymisen monimutkaisten yhdisteiden muodostamiseksi ja siten kyetä suorittamaan metaboliset prosessit. Tämä yhteinen työ toi ensimmäiset solut, erityisesti heterotrofit.
Heterotrofit eivät pysty tuottamaan omaa energianlähdettä ja ruokaa, joten he nauttivat muita organismeja Haldanen kuvaamasta kuumasta keitosta.
Heterotrofien metaboliset prosessit vapauttivat hiilidioksidia ilmakehään. Lopulta ilmakehän hiilidioksidi mahdollisti fotosynteettisten autotrofien kehittymisen, jotka pystyivät syntetisoimaan omaa ruokaa energian ja hiilidioksidin kautta.
Viitteet
1. Flammer, L., J. Beard, CE Nelson ja M. Nickels. (199). Ensiweb. Tiedeinstituutioiden evoluutio / luonne: Heterotrofinen hypoteesi. Indianan yliopisto.
2. Darwin, Charles (1857). Darwinin kirjeenvaihtoprojekti, ”Kirje no. 7471, ”Cambridgen yliopisto.
3. Gordon-Smith, C. (2002). Elämän alkuperä: 2000-luvun maamerkit.
4. Miller, S., & Urey, H. (1959). Orgaanisten yhdisteiden synteesi primitiivisessä maassa. Science, 130 (3370), 245 - 251. Haettu osoitteesta jstor.org
5. Haldane, JBS (1929/1967). "Elämän alkuperä". Racionalistinen vuosittainen vuosikerta. Uudelleen painettu liitteenä julkaisussa JD Bernal 1967, The Life of Life. Weidenfeld & Nicolson, Lontoo
6. McCollom, T. (2013). Miller-Urey ja muut: Mitä olemme oppineet prebioottisten orgaanisten synteesireaktioista viimeisen 60 vuoden aikana? Maan ja planeettojen tieteiden vuosikatsaus 2013 41: 1, 207 - 229