A hipótese heterotrófica é uma proposta do ramo da biologia evolutiva que sustenta que os primeiros organismos vivos foram heterotróficos; isto é, aqueles incapazes de sintetizar sua própria energia.
O termo heterotrófico vem do grego "heteros" (outros) e "troféus" (comer). Os heterótrofos obtêm sua energia e matéria-prima pela ingestão de moléculas orgânicas ou outros organismos.
A hipótese heterotrófica foi nomeada pela primeira vez por Charles Darwin.
Origem da hipótese
A hipótese heterotrófica foi mencionada pela primeira vez pelo cientista Charles Darwin em uma de suas cartas com JD Hooker. Na carta, Darwin escreveu:
«… Quão grande se pudéssemos conceber em algum pequeno lago quente com todos os tipos de amônia e sais fosfóricos, luz, eletricidade, que um composto de proteína fosse quimicamente formado hoje, tal matéria teria sido comida ou absorvida, o que não teria acontecido antes das quais criaturas vivas foram formadas «.
No século 20, os cientistas Aleksandr Oparin e John Haldane propuseram teorias semelhantes em favor da hipótese heterotrófica, passando a ser conhecida como hipótese Opadin-Haldane.
Segundo essa proposta, o mar passou a ser uma sopa quente e diluída de compostos orgânicos. Esses compostos agregaram-se para formar coacervados, até que os compostos orgânicos fossem assimilados de maneira semelhante ao metabolismo.
Experimentos de Stanley Miller e Harold Urey
Foi só em 1950 que os bioquímicos Stanley Miller e Harold Urey conseguiram recriar a atmosfera de origem da Terra sobre um corpo de água, conhecido como o experimento Miller-Urey.
Urey e Miller criaram uma câmara de gás com eletrodos para recriar a atmosfera da época e realizaram o experimento por uma semana. Ao final do experimento, eles constataram a formação de compostos orgânicos a partir de compostos inorgânicos anteriormente presentes na água.
Esse experimento corroborou a existência de coacervados, proposta por Oparin no início do século.
O experimento de Miller e Urey criou ceticismo na comunidade científica. Este propunha uma janela de pesquisa evolutiva e foi recriado por outros cientistas.
Um experimento recente encontrou um número maior de aminoácidos do que os relatados por Miller e Urey.
Urey e Miller criaram uma câmara de gás com eletrodos para recriar a atmosfera da época e realizaram o experimento por uma semana.
A questão sobre a possibilidade de recriar com precisão a atmosfera de tempos passados no laboratório permanece sem resposta.
Organismos heterotróficos
A vida na Terra remonta a 3,5 bilhões de anos. Durante este período, a atmosfera era composta de hidrogênio, água, amônia e metileno. O oxigênio não fazia parte disso.
Hoje, os cientistas estão estudando a atmosfera e sua importância na criação das primeiras moléculas biológicas, como proteínas, nucleotídeos e trifosfato de adenosina (ATP).
Uma possível proposta explica a união de moléculas para formar compostos complexos, e assim ser capaz de realizar processos metabólicos. Esse trabalho conjunto trouxe as primeiras células, especificamente os heterotróficos.
Os heterótrofos são incapazes de produzir sua própria fonte de energia e alimento, então eles consumiram outros organismos da sopa quente descrita por Haldane.
Os processos metabólicos dos heterótrofos liberam dióxido de carbono na atmosfera. Por fim, o dióxido de carbono na atmosfera permitiu a evolução de autótrofos fotossintéticos, capazes de sintetizar seus próprios alimentos por meio de energia e dióxido de carbono.
Referências
1. Flammer, L., J. Beard, CE Nelson e M. Nickels. (199). Ensiweb. Evolution / Nature of Science Institutes: Heterotroph Hypothesis. University of Indiana.
2. Darwin, Charles (1857). Darwin Correspondence Project, “Letter no. 7471, ”University of Cambridge.
3. Gordon-Smith, C. (2002). Origem da vida: marcos do século XX.
4. Miller, S., & Urey, H. (1959). Síntese de compostos orgânicos na Terra primitiva. Science, 130 (3370), 245-251. Obtido em jstor.org
5. Haldane, JBS (1929/1967). “A origem da vida”. The Rationalist Annual. Reimpresso como apêndice em JD Bernal 1967, The Origin of Life. Weidenfeld & Nicolson, Londres
6. McCollom, T. (2013). Miller-Urey e além: O que aprendemos sobre as reações de síntese orgânica prebiótica nos últimos 60 anos? Revisão Anual de Ciências da Terra e Planetárias 2013 41: 1, 207-229