ATP-Synthase ist während des gesamten Lebens auf der Erde allgegenwärtig und hat sich daher höchstwahrscheinlich innerhalb des letzten universellen gemeinsamen Vorfahren (LUCA) entwickelt, bevor sich diese Linie in die verschiedenen Reiche des Lebens diversifizierte.
Es wird vermutet, dass die funktionellen Domänen, die den ATP-Synthase-Komplex umfassen, aus bereits bestehenden Untereinheiten zusammengeschustert wurden, jede mit einer verwandten Aktivität (z. B. die Vereinigung eines Protonenmotors mit einer DNA-Helikase mit ATPase-Aktivität), was vernünftig erscheint, wenn auch etwas vage in den Details.
Die Tatsache, dass eine primitive ATP-Synthase überhaupt entstanden ist, legt nahe, dass ATP bereits eine zentrale Rolle im Zellstoffwechsel hatte, und wirft daher die Frage auf, was der ATP-Synthase in der Rolle der ATP-Erzeugung in der LUCA-Zelle vorausging?
Es gibt Stoffwechselvorgänge, bei denen ATP ohne Beteiligung der ATP-Synthase synthetisiert wird. Die besten Beispiele sind in der Tat zwei Schritte im glykolytischen Weg , die durch Phosphoglyceratkinase und Pyruvatkinase katalysiert werden. Aus diesem Grund können viele Organismen (wie zum Beispiel Hefen) in Abwesenheit eines aeroben Stoffwechsels ziemlich glücklich wachsen und zwei Moleküle ATP für jedes Molekül Glukose produzieren, das verstoffwechselt wird.
Vermutlich ist es dieser Prozess, der es ATP ermöglicht hat, seine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel zu erlangen, ohne dass eine ATP-Synthase benötigt wird.
Wir wissen nicht viel über die frühe Evolution des Lebens. Es wird jedoch angenommen, dass sich energetische Moleküle (analog zu ATP) vor allem anderen entwickelt haben könnten. Diese energetischen Moleküle könnten verschiedene Stoffwechselreaktionen ausgelöst haben (die nicht durch große Proteinenzyme katalysiert werden müssen). Es wird auch angenommen, dass primitive Lebensformen natürliche chemische Gradienten verwendet hätten, um die Energie zu erhalten.
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- Allen, JF Die Funktion der Genome in bioenergetischen Organellen. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 358, 19–37 (2003)
- Efremov, RG, Baradaran, R. & Sazanov, L. Die Architektur des Atmungskomplexes I. Nature 465, 441–445 (2010) doi:10.1038/nature09066
- Lane, N., Allen, JF & Martin, W. Wie hat LUCA seinen Lebensunterhalt verdient? Chemiosmose im Ursprung des Lebens. Bioessays 32, 271–280 (2010) doi:10.1002/bies.200900131
- Lane, N. & Martin, W. Die Energetik der Genomkomplexität. Nature 467, 929-934 (2010)
– Martin, W. & Russell, M. Über den Ursprung der Biochemie an einer alkalischen Hydrothermalquelle. Philosophische Transaktionen der Royal Society of London B: Biological Sciences 362, 1887–1925 (2007)
- Mitchell, P. Kopplung der Phosphorylierung an den Elektronen- und Wasserstofftransfer durch einen chemi-osmotischen Mechanismus. Nature 191, 144–148 (1961) doi:10.1038/191144a0
- Orgel, L. Meinen Sie das ernst, Dr. Mitchell? Nature 402, 17 (1999) doi:10.1038/46903
– Russell, MJ Erstes Leben. American Scientist 94, 32–39 (2006)
– Silverstein, T. Das mitochondriale Phosphat-zu-Sauerstoff-Verhältnis ist keine ganze Zahl. Ausbildung in Biochemie und Molekularbiologie 33, 416–417 (2005)
David