metabolism aerob

Potrivit datelor asupra repartizarii izotopilor de sulf in compusii sai oxidati si redusi, se apreciaza ca transformarea atmosferei din reducatoare in oxidanta s-a realizat in urma cu aproximativ 700-800 milioane de ani, datorita acumularii oxigenului molecular provenit din fotoliza apei (descompunerea apei in procesul de fotosinteza). Intrucat cresterea procentului de oxigen liber in atmosfera terestra s-a infaptuit treptat, incepand din timpuri si mai stravechi decat datele bazate pe repartizarea izotopilor de sulf, se estimeaza ca trecerea de la viata anaeroba la existenta aeroba, marcata de aparitia primelor eucariote unicelulare, s-a indeplinit cu circa 1,5-1,6 miliarde de ani in urma, deci in precambrianul superior, cand oxigenul atinsese nivelul de 1/100 din nivelul actual de presiune atmosferica (adica din asa-numitul nivel Pasteur). Recent, pe baza unui studiu al secventelor ARN ribozomul 5 S in scara filogenetica, s-a ajuns la concluzia ca evolutia divergenta a procariotelor si eucariotelor are o vechime de 1,8 bilioane de ani (Kimura si colab, 1974). Dar, dupa cum subliniaza Echlin Patrick (1969), cele mai vechi dovezi cunoscute ale prezentei eucariotelor s-au gasit abia in ansamblurile de microfosile (alge mai evoluate, ciuperci, resturi de nuclee) de la Bitter Springs (Australia Centrala) apartinand perioadei de acum 900 de milioane de ani.

Astfel metabolismul aerob a aparut odata cu trecerea de la conditiile reducatoare la conditiile aerobe....Deci, mecanismul oxidatiei aerobe s-a adaugat adaptativ vechiului mecanism al degradarii anaerobe, este asadar mai tanar din punct de vedere filogenetic (decat mecanismul fermentatiei glicolitice). Se considera deci ca Viata aeroba pare sa se fi dezvoltat, pe Pamant, din sisteme anaerobe, deoarece oxigenul din  atmosfera este, in foarte mare masura produsul secundar al fotosintezei plantelor verzi, autotrofe. Oxigenul, la inceput toxic, a fost utilizat pentru cresterea randamentului energetic al proceselor oxidative, ceea ce a facut posibila viata evoluata (mai ales viata animala).

Totusi, in toate organismele epocii actuale - incepand cu bacteriile aerobe si terminand cu mamiferele superioare si cu omul - mecanismul respiratiei celulare este precedat de fermentatia anaeroba. Vechile trasaturi ale organizarii primitive a vietii s-au pastrat la toate organismele pe toate treptele evolutiei filogenetice, deoarece acizii nucleici anaerobi sunt indisolubil legati de metabolismul anaerob si s-au conservat la toate organismele. Deci trecerea de la mecanismul anaerob la cel aerob nu s-a facut prin desfiintarea, prin inlocuirea mecanismului glicolizei anaerobe Embden-Meyerhof, ci cu pastrarea lui intacta, insa inhibat in prezenta oxigenului, subordonat respiratiei (efectul Pasteur). Neconomicoasa ca randament energetic, glicoliza anaeroba (mecanism cu potential electronegativ) este conjugata in celula eucariota cu ciclul Krebs si lantul respirator (mecanism cu potential electropozitiv). Enzimele glicolizei activeaza in mediul celular nestructurat, fluid (carioplasma si hialoplasma), acesta fiind sediul energetic anaerob, secundar, al eucariotelor, in timp ce enzimele ciclului Krebs, ale respiratiei si fosforilarii oxidative actioneaza in mitocondrii - uzinele energetice principale ale organismelor aerobe. Asadar, la orice reprezentant actual al lumii vii, putem descoperii vechile trasaturi ale organizarii primitive, mostenite de la organismele primare, trasaturi care, din aceasta cauza, sunt astazi comune intregii populatii a globului (A. I. Oparin, 1960).

Pastrarea la eucariotele actuale (acestea reprezentant 99% din speciile care populeaza Terra) a organizarii si mecanismelor procariotelor anaerobe nu ar fi pozibila fara transmiterea in lumea vie, pe toate treptele evolutiei filogenetice, a grupului de gene linkat ancestrale, in care este stocat programul cibernetico-informational care controleaza cresterea si multiplicarea celulara anaeroba