תוֹכֶן
למדענים יש עדויות מכריעות להראות כי כל המינים החיים כיום על כדור הארץ התפתחו מאב קדמון משותף. אבל להבין מאיפה הגיע האב הקדמון המשותף או איך מקורו זו חידה קשה.
למרות שמדענים עדיין לא יודעים כיצד מקורם של החיים כאן בכדור הארץ, יש להם הרבה רמזים מפתים. בהתבסס על מה שאנחנו יודעים, אנו לא יכולים להיות בטוחים כיצד החיים הראשונים התרחשו, אך אנו יכולים לשחזר באופן הגיוני את מה שאולי קרה. באופן מפתיע, הניחוש הטוב ביותר הוא שהטרוטרופים היו לראשונה במקום.
תיאוריה זו ידועה בשם השערת הטרוטרוף.
כיצד אורגניזמים משיגים את האנרגיה שלהם: הטרוטרופים לעומת אוטוטרופים
מדענים מחלקים אורגניזמים חיים לשני מעמדות רחבים בהתאם למקום בו הם משיגים את האנרגיה שלהם. שני המעמדות הללו הם הטרוטרופים ואוטוטרופים.
אוטוטרופים השתמש באור שמש או במקור אנרגיה חיצוני אחר בכדי להניע את הסינתזה של תרכובות כימיות כמו סוכרים המשמשים מזון לאורגניזם. בעיקרו של דבר, הם מכינים אוכל משלהם. צמחים הם דוגמאות נפוצות לאוטוטרופים מכיוון שהם מסתמכים על פוטוסינתזה כדי להכין את מזונם. אורגניזמים אחרים כמו אצות וחיידקים פוטוסינתטיים נחשבים גם הם להטרוטרופים.
פוטוסינתזה אינה הדרך היחידה שאוטוטרופים משיגים אוכל. קיים גם תהליך שנקרא כימוסינתזה. כימוסינתזה היא תהליך המשתמש בתגובות כימיות (בדרך כלל עם מימן גופרתי, מתאן וחמצן) על מנת לייצר אנרגיה. תהליך זה אינו מסתמך על אור שמש כפי שעושה פוטוסינתזה.
הטרוטרופיםלעומת זאת, תפוס מזון מהסביבה שלהם - בדרך כלל, אם כי לא בהכרח, על ידי אכילת אורגניזמים אחרים. כמה דוגמאות להטרוטרוף כוללות כלבים, חתולים, חרקים, מפגינים וצפרדעים. בני אדם הם הטרוטרופים מכיוון שאנו אוכלים צמחים או בעלי חיים על מנת לקבל אנרגיה; איננו יכולים לייצר אוכל משלנו.
אתגרים
אוטוטרופים כפי שאנו מכירים אותם ככל הנראה התפתחו משנית לצורות החיים הראשונות. המכונות הביוכימיות בהן אורגניזמים פוטוסינתטיים כמו צמחים משתמשים בכדי לסנתז מזון הוא מסובך מאוד וככל הנראה נדרש זמן משמעותי להתפתחות.
אך מרבית ההטרוטרופים כיום תלויים באוטוטרופים למזונם. לכן כל השערה מדעית מוצלחת לגבי מקור החיים חייבת להסביר או כיצד התרחשו תחילה האוטוטרופים או היכן ההטרוטרופים היו יכולים להשיג את מזונם לפני שמוצאו האוטוטרופים.
השערת יתרטרוף
ניסויים בעבר הוכיחו כי התנאים הקיימים בכדור הארץ הקדום העדיפו את היווצרותם של תרכובות כמו חומצות אמינו ואבני בניין בסיסיות אחרות לכל החיים. על פי ההשערה ההטרוטרופית כביכול, האורגניזמים החיים הראשונים היו הטרוטרופים. הם צרכו את "אבני הבניין" הללו שנמצאים בסביבתם והשתמשו בהם לאוכל.
לפעמים זה נקרא תיאוריית "המרק הקדמוני", מכיוון שהוא רואה את כדור הארץ הקדום העשיר בתרכובות אורגניות שהאורגניזמים המתהווים הראשונים יכלו לאכול. זה מסביר כיצד הטרוטרופים יכולים להתקיים לפני התפתחות של autotrophs עבורם לצרוך.
התפתחות
אם האורגניזמים הראשונים אכן היו הטרוטרופים, האבולוציה הייתה מעוררת בהדרגה אוטוטרופים - אורגניזמים שיכולים להכין אוכל משלהם. כאשר האספקה של חומצות אמינו ואבני בניין בסיסיות אחרות במרק הקדמון החלה לזלזל, האוטוטרופים הראשונים הללו היו בעלי יתרון עצום על פני התחרות. בסופו של דבר, אורגניזמים שיכולים לאכול את האוטוטרופים הראשונים התפתחו כדי לנצל את המקור החדש הזה של מזון וחומרים מזינים.
מדענים רבים גם מאמינים כי כלורופלסטים (האורגנל הדרוש לפוטוסינתזה) היו בעבר תאים החיים שלהם בחופשיות. הם משערים כי תאים גדולים יותר הטרוטרופיים אכלו אותם כחומרים מזינים, אך בסופו של דבר שילבו אותם בתא כאורגנל. זה נקרא התיאוריה האנדוסימביוטית.
לעולם לא נוכל לדעת בוודאות אם זה אכן מה שקרה, אך העדויות הקיימות כיום מראות שהשערה זו היא הניחוש הטוב ביותר סביר כיצד נוצרו אוטוטרופים והטרוטרופים.