Cum au apărut bacteriile?

Bacteriile, în sensul taxonomic modern, sunt unul dintre cele trei Domenii. Ele trebuie să se fi desprins din celelalte două după ce a avut loc cea mai mare parte a dezvoltării biochimiei și a biologiei celulare. Până la momentul ultimului strămoș universal (LUA), lumea fusese monofilitică, cu puțină diversitate stabilă. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce au avut loc progrese, formele mai vechi au fost eliminate, iar diversitatea a fost doar temporară. Două tipuri de evenimente ar putea, în principiu, să permită apariția unei diversități stabile. Unul dintre acestea apare atunci când au loc două progrese diferite, aproape simultane, ambele depășind aceeași problemă. În timp ce tipul anterior ar fi înlocuit, dacă noile tipuri nu concurează între ele, noile nișe și habitate ar putea duce la o diversitate stabilă. Al doilea tip este o saltație sau un eveniment macroevolutiv care extinde foarte mult biota și reduce constrângerile anterioare și, prin urmare, reduce drastic concurența; acest lucru duce, în general, la o „radiație a speciilor” și are ca rezultat dezvoltarea unui spectru de tipuri biologice, dintre care unele persistă și nu concurează între ele. Se propune ca cele două diviziuni care au dus la apariția celor trei domenii Bacteria, Archaea și Eukarya să fie rezultatul unuia dintre aceste două procese care au condus la diversitate. Unul a apărut ca urmare a consecințelor acumulării de către celule a unor substanțe din mediul înconjurător, crescând astfel presiunea osmotică internă. Acest lucru a dus la două soluții biologice aproape simultane: una (Bacteria) a fost dezvoltarea sacrului extern, adică formarea unui exoschelet care suportă stresul. Cealaltă (Eukarya) a fost dezvoltarea citoscheletelor și a mecanoenzimelor, adică formarea unui endoschelet. Celălalt eveniment care a cauzat diversitatea a fost inventarea unui mod eficient de a exploata o nouă sursă de energie și de a permite creșterea extensivă a biomasei, permițând o radiație a multor tipuri diferite de organisme. Eu sugerez că acest progres fundamental a fost dezvoltarea metanogenezei. Aceasta a provocat o expansiune și o radiație de scurtă durată înainte ca fotosinteza producătoare de oxigen să permită o expansiune și mai mare și să scadă numărul de metanogeni. Sunt elaborate unele detalii ale acestor procese. În special, este prezentat procesul evolutiv care a permis dezvoltarea unui sacculus, interpretat în lumina fiziologiei bacteriene a organismelor actuale. Se argumentează că multe dintre marile progrese apar prin dezvoltarea unui număr de procese total diferite pentru alte scopuri, care pot fi apoi modificate fiecare pentru a se combina pentru un alt scop.