- Oorsprong van de hypothese
- Stanley Miller en Harold Urey experimenten
- Heterotrofe organismen
- Referenties
De heterotrofe hypothese is een voorstel uit de tak van de evolutiebiologie dat stelt dat de eerste levende organismen heterotrofen waren; dat wil zeggen, degenen die niet in staat zijn hun eigen energie te synthetiseren.
De term heterotroof komt van het Griekse "heteros" (anderen) en "trofeeën" (eten). Heterotrofen verkrijgen hun energie en grondstof door organische moleculen of andere organismen op te nemen.
De heterotrofe hypothese werd voor het eerst genoemd door Charles Darwin.
Oorsprong van de hypothese
De heterotrofe hypothese werd voor het eerst genoemd door wetenschapper Charles Darwin in een van zijn brieven met JD Hooker. In de brief schreef Darwin:
«… Hoe geweldig als we ons zouden kunnen voorstellen in een kleine hete vijver met allerlei soorten ammoniak en fosforzouten, licht, elektriciteit, dat een proteïneverbinding vandaag chemisch werd gevormd, zo'n materie zou zijn opgegeten of geabsorbeerd, wat voorheen niet het geval zou zijn geweest waarvan levende wezens werden gevormd «.
In de 20e eeuw stelden wetenschappers Aleksandr Oparin en John Haldane soortgelijke theorieën voor ten gunste van de heterotrofe hypothese, en werden ze bekend als de Opadin-Haldane-hypothese.
Volgens dit voorstel werd de zee een hete en verdunde soep van organische verbindingen. Deze verbindingen aggregeerden om coacervaten te vormen, totdat organische verbindingen werden geassimileerd op een manier vergelijkbaar met metabolisme.
Stanley Miller en Harold Urey experimenten
Pas in 1950 slaagden biochemici Stanley Miller en Harold Urey erin om de atmosfeer van de oorsprong van de aarde na te bootsen boven een watermassa, bekend als het Miller-Urey-experiment.
Urey en Miller creëerden een gaskamer met elektroden om de atmosfeer van die tijd na te bootsen, en ze voerden het experiment een week uit. Aan het einde van het experiment vonden ze de vorming van organische verbindingen uit anorganische verbindingen die eerder in water waren.
Dit experiment bevestigde het bestaan van coacervaten, voorgesteld door Oparin aan het begin van de eeuw.
Het Miller en Urey-experiment heeft tot scepsis in de wetenschappelijke gemeenschap geleid. Deze stelde een venster voor evolutionair onderzoek voor, en is nagebouwd door andere wetenschappers.
Een recent experiment vond een hoger aantal aminozuren dan die gerapporteerd door Miller en Urey.
Urey en Miller creëerden een gaskamer met elektroden om de atmosfeer van die tijd na te bootsen, en ze voerden het experiment een week uit.
De vraag naar de mogelijkheid om de atmosfeer van vervlogen tijden nauwkeurig na te bootsen in het laboratorium, blijft onbeantwoord.
Heterotrofe organismen
Het leven op aarde gaat 3,5 miljard jaar terug. Gedurende deze periode bestond de atmosfeer uit waterstof, water, ammoniak en methyleen. Zuurstof maakte er geen deel van uit.
Tegenwoordig bestuderen wetenschappers de atmosfeer en het belang ervan bij het creëren van de eerste biologische moleculen, zoals eiwitten, nucleotiden en adenosinetrifosfaat (ATP).
Een mogelijk voorstel verklaart de vereniging van moleculen om complexe verbindingen te vormen, en zo metabolische processen uit te voeren. Dit gezamenlijke werk bracht de eerste cellen, met name heterotrofen.
De heterotrofen kunnen hun eigen energie- en voedselbron niet produceren, dus consumeerden ze andere organismen uit de hete soep die Haldane beschrijft.
Door de metabolische processen van heterotrofen kwam kooldioxide vrij in de atmosfeer. Uiteindelijk maakte de kooldioxide in de atmosfeer de evolutie mogelijk van fotosynthetische autotrofen, die hun eigen voedsel konden synthetiseren door middel van energie en kooldioxide.
Referenties
1. Flammer, L., J. Beard, CE Nelson en M. Nickels. (199). Ensiweb. Evolutie / aard van wetenschappelijke instituten: heterotrofe hypothese. Universiteit van Indiana.
2. Darwin, Charles (1857). Darwin Correspondence Project, “Brief nr. 7471, ”University of Cambridge.
3. Gordon-Smith, C. (2002). Origin Of Life: Twentieth Century Landmarks.
4. Miller, S., & Urey, H. (1959). Organische samengestelde synthese op de primitieve aarde. Wetenschap, 130 (3370), 245-251. Opgehaald van jstor.org
5. Haldane, JBS (1929/1967). "De oorsprong van het leven". The Rationalist Annual. Herdrukt als bijlage in JD Bernal 1967, The Origin of Life. Weidenfeld & Nicolson, Londen
6. McCollom, T. (2013). Miller-Urey and Beyond: wat hebben we in de afgelopen 60 jaar geleerd over prebiotische organische synthesereacties? Jaaroverzicht van aard- en planeetwetenschappen 2013 41: 1, 207-229