למדענים יש עדויות מוחלטות המראות כי כל המינים החיים כיום על כדור הארץ התפתחו מאב קדמון משותף. אבל להבין מאיפה הגיע האב הקדמון המשותף או איך מקורו הוא חידה קשה.
למרות שמדענים עדיין לא יודעים כיצד מקורם של החיים כאן על כדור הארץ, יש להם הרבה רמזים מפתים. על סמך מה שאנחנו יודעים, אנחנו לא יכולים להיות בטוחים איך החיים הראשונים התרחשו, אבל אנחנו יכולים לשחזר באופן הגיוני את מה שאולי קרה. באופן מפתיע, הניחוש הטוב ביותר הוא שהטרוטרופים היו במקום הראשון.
תיאוריה זו ידועה בשם השערת הטרוטרופ.
איך אורגניזמים משיגים את האנרגיה שלהם: הטרוטרופים לעומת אוטוטרופים
מדענים מחלקים אורגניזמים חיים לשתי מעמדות רחבות, תלוי היכן הם משיגים את האנרגיה שלהם. שתי הכיתות הללו הן 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 בעצמם אוכל. צמחים הם דוגמאות נפוצות לאוטוטרופים מכיוון שהם מסתמכים על כך פוטוסינתזה להכין את האוכל שלהם. אורגניזמים אחרים כמו אצות וחיידקים פוטוסינתטיים נחשבים גם להטרוטרופים.
גם פוטוסינתזה אינה הדרך היחידה שאוטוטרופים מקבלים אוכל. יש גם תהליך שנקרא כימוסינתזה. כימוסינתזה הוא תהליך המשתמש בתגובות כימיות (בדרך כלל עם מימן גופרתי, מתאן וחמצן) על מנת לייצר אנרגיה. תהליך זה אינו מסתמך על אור שמש כמו שעושה פוטוסינתזה.
הטרוטרופיםלעומת זאת, קחו אוכל מהסביבה שלהם - בדרך כלל, אם כי לא בהכרח, על ידי אכילת אורגניזמים אחרים. כמה דוגמאות הטרוטרופיות כוללות כלבים, חתולים, חרקים, פרוטיסטים וצפרדעים. בני אדם הם הטרוטרופים מכיוון שאנו אוכלים צמחים או בעלי חיים על מנת לקבל אנרגיה; אנחנו לא יכולים לייצר אוכל משלנו.
אתגרים
ככל הנראה אוטוטרופים כפי שאנו מכירים אותם התפתחו באופן משני לצורות החיים הראשונות. המנגנון הביוכימי שמשמשים אורגניזמים פוטוסינתטיים כמו צמחים לסינתזת מזון הוא מסובך מאוד וכנראה נדרש זמן משמעותי להתפתחות.
אבל רוב ההטרוטרופים כיום תלויים באוטוטרופים בשביל האוכל שלהם. אז כל השערה מדעית מוצלחת לגבי מקור החיים חייבים להסביר או כיצד נוצרו תחילה אוטוטרופים או היכן הטרוטרופים יכלו להשיג את מזונם לפני מקור האוטוטרופים.
השערת הטרוטרופ
ניסויים קודמים הוכיחו כי התנאים הקיימים בכדור הארץ המוקדם העדיפו היווצרות של תרכובות כמו חומצות אמינו ואבני יסוד אחרות לכל החיים. על פי השערת הטרוטרופ כביכול, האורגניזמים החיים הראשונים היו הטרוטרופים. הם אכלו את "אבני הבניין" הללו שנמצאו בסביבתם והשתמשו בהם למאכל.
לפעמים זה נקרא תיאוריית "המרק הקדמון", מכיוון שהוא צופה כדור הארץ מוקדם עשיר בתרכובות אורגניות שהאורגניזמים המתהווים הראשונים יכלו לאכול. זה מסביר כיצד הטרוטרופים יכולים להתקיים לפני התפתחות האוטוטרופים שהם יכולים לצרוך.
התפתחות
אם האורגניזמים הראשונים אכן היו הטרוטרופים, אבולוציה בהדרגה היו מולידים אוטוטרופים - אורגניזמים שיכולים להכין לעצמם את המזון שלהם. כאשר אספקת חומצות אמינו ואבני בניין בסיסיות אחרות במרק הראשוני החלה להצטמצם, לאוטוטרופים הראשונים הללו היה יתרון עצום על פני המתחרים. בסופו של דבר אורגניזמים שיכולים לאכול את האוטוטרופים הראשונים התפתחו כדי לנצל את מקור המזון והחומרים המזינים החדש הזה.
גם מדענים רבים מאמינים בכך כלורופלסטים (האברון ההכרחי לפוטוסינתזה) היו פעם תאי החיים שלהם. הם משערים כי תאים גדולים יותר הטרוטרופיים אכלו אותם לחומרים מזינים, אך בסופו של דבר שילבו אותם בתא כאורגנה. זה נקרא התיאוריה האנדוסימביוטית.
אולי לעולם לא נדע בוודאות האם זה אכן מה שקרה, אלא העדויות הקיימות כיום מציע כי השערה זו היא ניחוש מיטבי סביר כיצד נכנסו אוטוטרופים והטרוטרופים להיות.