Origine ed Evoluzione delle Prime Cellule: Dalla Membrana alla Fotosintesi

Le Prime Cellule: L'Evoluzione Cellulare

Tutti gli organismi che abitano questa terra sono connessi, perché discendono da cellule ancestrali emerse più di 3,8 miliardi di anni fa come risultato di un lento processo evolutivo di molecole organiche accumulatesi negli oceani primitivi. Si ritiene che il momento decisivo per l'origine delle cellule sia stato la comparsa di una membrana biologica.

Il Ruolo Cruciale della Membrana

• La membrana separò l'ambiente interno dal contesto esterno, il che favorì l'esistenza di un metabolismo rudimentale che permise alla cellula ancestrale di ottenere energia (per l'alimentazione) e usarla per riprodursi e rispondere ai cambiamenti ambientali.

Dai Batteri Anaerobi alla Fotosintesi

Poiché ebbero origine in un mare di molecole organiche, probabilmente le prime cellule furono batteri anaerobi eterotrofi fermentativi in grado di ottenere cibo ed energia direttamente dal loro ambiente. Ma una situazione come questa è autolimitante, e tutte queste creature primitive sarebbero svanite con l'esaurimento delle scorte di cibo, se non fosse che alcune di quelle prime cellule evolvettero dando origine ai cianobatteri, che svilupparono un proprio meccanismo per ottenere energia: la fotosintesi.

La Rivoluzione dell'Ossigeno

L'immissione di ossigeno dovuta alla fotosintesi trasformò presto l'atmosfera riducente in una nuova atmosfera ossidante come quella attuale. Questo ossigeno si trasformò, a poco a poco, in un veleno mortale per gli organismi anaerobici allora esistenti, molti dei quali scomparvero, altri si rifugiarono in zone inaccessibili all'ossigeno e sono sopravvissuti fino ad oggi. Altri, invece, seppero adattarsi e impararono a usarlo nelle loro reazioni metaboliche. Così, comparvero i primi batteri aerobi eterotrofi in grado di utilizzare l'ossigeno atmosferico per ottenere energia da sostanze organiche con un processo chimico chiamato respirazione cellulare, che rilascia anidride carbonica come prodotto di scarto.

L'Origine delle Cellule Eucariotiche

Più tardi, almeno 2,7 miliardi di anni fa, le cellule eucariotiche si evolvettero da una collaborazione simbiotica tra diversi batteri procarioti con organizzazione semplice, secondo la teoria endosimbionte proposta dalla biologa Lynn Margulis.