Hoe zijn bacteriën ontstaan?

Bacteriën in de moderne taxonomische zin zijn een van de drie Domeinen. Zij moeten zich van de andere twee hebben afgesplitst nadat het grootste deel van de ontwikkeling van de biochemie en de celbiologie had plaatsgevonden. Tot aan de tijd van de Laatste Universele Voorouder (LUA) was de wereld monofyletisch met weinig stabiele diversiteit. Dit wil zeggen dat naarmate er vooruitgang werd geboekt, de oudere vormen werden geëlimineerd en dat de diversiteit slechts tijdelijk was. Twee soorten gebeurtenissen zouden, in principe, het ontstaan van stabiele diversiteit mogelijk kunnen maken. De ene soort doet zich voor wanneer twee bijna gelijktijdige, verschillende vorderingen plaatsvinden, die beide hetzelfde probleem oplossen. Terwijl het vorige type zou worden verdrongen, zouden, indien de nieuwe types niet met elkaar concurreren, nieuwe niches en habitats tot stabiele diversiteit kunnen leiden. De tweede soort is een saltatie of macro-evolutionaire gebeurtenis die de biota sterk uitbreidt en de vroegere beperkingen vermindert en daardoor de concurrentie drastisch vermindert; dit leidt in het algemeen tot een “soortenstraling” en resulteert in de ontwikkeling van een spectrum van biologische typen waarvan sommige blijven voortbestaan en niet met elkaar concurreren. Men stelt dat de twee splitsingen die de drie domeinen van Bacteria, Archaea en Eukarya hebben voortgebracht, het gevolg waren van een van deze twee processen die tot diversiteit leidden. Het ene ontstond uit de gevolgen van het feit dat cellen stoffen uit de omgeving ophoopten, waardoor hun interne osmotische druk toenam. Dit resulteerde in twee bijna gelijktijdige biologische oplossingen: de ene (Bacteria) was de ontwikkeling van de externe sacculus, d.w.z. de vorming van een stress-dragend exoskelet. De andere (Eukarya) was de ontwikkeling van cytoskeletten en mechanoenzymen, d.w.z. de vorming van een endoskelet. De andere gebeurtenis die diversiteit veroorzaakte was de uitvinding van een effectieve manier om een nieuwe energiebron aan te boren en de biomassa op grote schaal te laten toenemen, waardoor een straling van vele verschillende soorten organismen mogelijk werd. Ik stel voor dat deze baanbrekende vooruitgang de ontwikkeling van methanogenese was. Dit veroorzaakte een kortstondige expansie en uitstraling voordat de zuurstofproducerende fotosynthese een nog belangrijkere expansie mogelijk maakte en het aantal methanogenen verminderde. Enkele details van deze processen worden nader toegelicht. In het bijzonder wordt het evolutionaire proces gepresenteerd dat de ontwikkeling van een sacculus mogelijk maakte, geïnterpreteerd in het licht van de bacteriële fysiologie van de huidige organismen. Er wordt betoogd dat veel grote vooruitgang ontstaat door de ontwikkeling van een aantal totaal verschillende processen voor andere doeleinden, die vervolgens elk kunnen worden gewijzigd om te worden gecombineerd voor nog een ander doel.