Il procarioti sono all’origine della vita sulla Terra, compaiono 3,9 miliardi di anni fa.
La prima struttura del primo procariota è stata la membrana cellulare.
La membrana cellulare è fatta da un doppio strato di fosfolipidi.
I fosfolipidi hanno una testa idrofila e una coda idrofobica.
Il doppio strato di fosfolipidi fa incontrare le code idrofobiche che stanno nel mezzo della membrana, ed internamente ed esternamente alla membrana c’è la testa idrofila a contatto con l’acqua estracellulare ed intracellulare.
I procarioti sono forme di vita molto semplice, hanno un DNA libero, cioè non contenuto da una membrana nucleare.
Ai procarioti mancano i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, i cloroplasti e l’apparato del Golgi.
I primi procarioti non erano in grado di utilizzare l’ossigeno, anche perchè all’inizio della storia c’era l’acqua, ma mancava l’ossigeno nell’atmosfera.
Procarioti anaerobi chemiosintetici
I procarioti chemiosintetici utilizzavano l’energia liberata da reazioni inorganiche.
La fonte di energia per la chemiosintesi può essere zolfo elementare, idrogeno solforato, idrogeno molecolare, ammoniaca, manganese o ferro.
Es l’idrogeno solforato reagisce con l’anidride carbonica per formare glucosio, acqua e zolfo:
12 H 2 S + 6 CO 2 → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 12 S
Gli organismi più antichi vivevano vicino ai vulcani sfruttando lo zolfo, ma ancora adesso nel terreno i cianobatteri fissano l’azoto atmosferico N2, producendo ammoniaca NH3, e nitrati NO3.
Come si fa a fare un’affermazione così?
Dove sono i testimoni ?
I testimoni sono in Groenlandia a Isua.
3,7 miliardi anni fa si sono formate strutture microbiche rinvenute nelle rocce verdi di Isua.
3,4 miliardi anni fa compaiono gli antenati dei cianobatteri.
Cianobatteri non fototropici
Inizialmente i cianobatteri erano incapaci di usare la luce solare come fonte energetica, anzi erano grandi produttori di metano: l’effetto serra primordiale.
Cianobatteri fototropici
3-2,9 miliardi di anni fà (Archeano) nei cianobatteri vennero inseriti, per trasmissione orizzontale, dei geni in grado di fare la fotosintesi.
Significa che i procarioti hanno impiegato 700 milioni di anni per imparare la fotosintesi.
L’era dell’Ossigeno
2,4 miliardi di anni fa l’ossigeno era ormai abbondante nell’atmosfera, la prima conseguenza fù l’estinzione di massa delle prime forme di vita anaerobica, che obbligò lo sviluppo di organismi in grado di vivere in presenza di ossigeno, gettando le basi del sistema evolutivo che ha portato alle attuali forme di vita aerobica: siamo entrati nel Proterozoico.
L’evoluzione dei procarioti
Molto spesso l’evoluzione viene immaginata come un albero con i batteri, gli archei e gli eucarioti:
L’evoluzione viene descritta come un albero, ma ciò è corretto solo in parte.
All’inizio l’evoluzione e quindi la trasmissione genetica avveniva sia verticalmente, da padre a figlio, che orizzontalmente, da vicino a vicino, come anche ora succede tra i batteri tramite i plasmidi. Ad esempio l’antibiotico resistenza si trasmette rapidamente tra i batteri coi plasmidi, che portano pezzi di DNA da un batterio a un altro in modo orizzontale.
Solo negli Eucarioti è corretto parlare di albero della vita, perchè in questi la trasmissione genetica è solo verticale. La riproduzione sessuale tipica degli eucarioti sarebbe comparsa 1-2 miliardi anni fa.
Procarioti oggi
I procarioti si dividono in batteri ed archei, i primi sono largamente presenti nel nostro intestino (anaerobi) e albero respiratorio (aerobi), i secondi si ritrovano abbondantemente nelle acqua fognarie.