Обсуждение вопросов, касающихся происхождения типов
обмена, очень осложнено незнанием первых этапов в развитии жизни. Поэтому
формулируемые гипотезы не доступны экспериментальной проверке. Тем не менее,
предполагают, что когда возникла жизнь и когда ресурсы «первичного бульона»
были исчерпаны, то у первых клеток возникла необходимость синтезировать ферменты,
катализирующие образование органических молекул. Следовательно, селективные
преимущества далее приобрели клетки, способные к биосинтезу. Со временем у
клеток возникли различные метаболические пути. Предполагают, что центральным
был метаболизм в виде гликолиза, ведущего к синтезу АТФ.
Считают, что первыми организмами, сходными, вероятно,
с бактериями, были гетеротрофные анаэробы, способные использовать органические
вещества абиогенного происхождения. Формирование цепи транспорта электронов позволило
анаэробным бактериям использовать в качестве источника энергии те органические
соединения, которые не подвергаются сбраживанию. Первые гетеротрофы дали начало
автотрофам, которые тоже были анаэробами. Позднее среди автотрофов появились
организмы, способные осуществлять фотосинтез, что повело около 3,5—2 млрд. лет
назад к превращению СО2 в органическое соединение и к накоплению в
атмосфере кислорода.
Предполагают, что первой стадией в возникновении
фотосинтеза у примитивных организмов явился простейший синтез АТФ. Более
поздние организмы, возможно, использовали водород для синтеза углеводов, после
чего появились организмы, которые оказались способными использовать воду в
качестве источника водорода и продуцировать кислород, т. е. уже быть
фотосинтезирующими. Предполагают, что первые автотрофы использовали ферментные
системы, развитые гетеротрофами. Поэтому на фотосинтез следует смотреть как на
процесс, усложнявшийся в ходе исторического развития. В конечном итоге
фотосинтезирующие организмы заселили все водоемы, а потом и сушу. Углеводы
являются начальным продуктом фотосинтеза и сырым материалом для всех других
структур, синтезируемых в растениях.
Оценивая значение фотосинтеза, можно заключить, что
его эволюция привела к двум очень важным результатам. Первый результат
заключается в том, что благодаря фотосинтезу возникло огромное количество видов
организмов, которые оказались независимыми от пищи (корма) органического происхождения.
Это создало условие для их процветания. Что же касается второго результата, то
он заключается в том, что благодаря кислороду, освобождаемому в процессе
биосинтеза, многие организмы стали извлекать из потребляемой пищи (корма) больше
энергии, стали лучше компенсироваться их энергетические затраты.
Благодаря обилию кислорода и органических молекул
возник процесс адаптации цепи транспорта электронов с НАДФ на кислород, что
способствовало появлению аэробного типа диссимиляции. Предполагают далее, что
первыми аэробами были зеленые растения и хемосинтезирующие микроорганизмы.
Особый вопрос связан с происхождением ферментов.
Несомненно, что они являются эволюционным приобретением организмов.
Предполагают, что в ходе эволюции ферменты усложнялись постепенно. Однако
убедительных объяснений механизма возникновения первых ферментов нет, также как
и нет объяснений характера первых ферментативных реакций.
| 
