Endosymbiotische Theorie: Wie sich eukaryotische Zellen entwickeln

Science Primer (National Center for Biotechnology Information), vektorisiert von Mortadelo2005/Wikimedia Commons/Public Domain

Die Endosymbiontentheorie ist der akzeptierte Mechanismus für die Funktionsweise eukaryotischer Zellen aus prokaryotischen Zellen entwickelt . Es beinhaltet eine kooperative Beziehung zwischen zwei Zellen, die es beiden ermöglicht, zu überleben – und schließlich zur Entwicklung allen Lebens auf der Erde führte.

Geschichte der Endosymbiontentheorie

Zuerst von einem Biologen der Boston University vorgeschlagen Lynn Margulis In den späten 1960er Jahren schlug die Endosymbiont-Theorie vor, dass die Hauptorganellen der Eukaryotische Zelle waren eigentlich primitive prokaryotische Zellen, die von einem anderen, größeren verschlungen worden waren prokaryotische Zelle .

Die Theorie von Margulis setzte sich nur langsam durch und wurde zunächst in der Mainstream-Biologie lächerlich gemacht. Margulis und andere Wissenschaftler arbeiteten jedoch weiter an diesem Thema, und jetzt ist ihre Theorie die akzeptierte Norm in biologischen Kreisen.

Während Margulis' Forschungen zum Ursprung eukaryotischer Zellen untersuchte sie Daten über Prokaryoten, Eukaryoten und Organellen und schlug schließlich vor, dass Ähnlichkeiten zwischen Prokaryoten und Organellen in Verbindung mit ihrem Auftreten im Fossilienbestand am besten durch etwas namens 'Endosymbiose' erklärt werden können ( bedeutet „innerlich kooperieren“.)

Unabhängig davon, ob die größere Zelle die kleineren Zellen schützte oder die kleineren Zellen die größere Zelle mit Energie versorgten, schien diese Anordnung für alle Prokaryoten von gegenseitigem Vorteil zu sein.

Während dies zunächst wie eine weit hergeholte Idee klang, sind die Daten, die sie untermauern, unbestreitbar. Zu den Organellen, die anscheinend ihre eigenen Zellen waren, gehören die Mitochondrien und in photosynthetischen Zellen der Chloroplast. Beide Organellen haben ihre eigene DNA und ihre eigene Ribosomen die nicht zum Rest der Zelle passen. Dies deutet darauf hin, dass sie alleine überleben und sich fortpflanzen könnten.

Tatsächlich ist die DNA im Chloroplast photosynthetischen Bakterien namens Cyanobakterien sehr ähnlich. Die DNA in den Mitochondrien ähnelt am ehesten der des Typhus verursachenden Bakteriums.

Bevor diese Prokaryoten eine Endosymbiose eingehen konnten, mussten sie höchstwahrscheinlich erst zu kolonialen Organismen werden. Kolonieorganismen sind Gruppen von prokaryotischen, einzelligen Organismen, die in unmittelbarer Nähe zu anderen einzelligen Prokaryoten leben.

Vorteil für Kolonie

Obwohl die einzelnen einzelligen Organismen getrennt blieben und unabhängig voneinander überleben konnten, hatte es einen gewissen Vorteil, in der Nähe anderer Prokaryoten zu leben. Ob dies eine Funktion des Schutzes oder eine Möglichkeit war, mehr Energie zu gewinnen, der Kolonialismus muss in irgendeiner Weise für alle an der Kolonie beteiligten Prokaryoten von Vorteil sein.

Sobald diese einzelligen Lebewesen nahe genug beieinander waren, gingen sie in ihrer symbiotischen Beziehung einen Schritt weiter. Der größere einzellige Organismus verschlang andere, kleinere, einzellige Organismen. Zu diesem Zeitpunkt waren sie keine unabhängigen Kolonieorganismen mehr, sondern eine große Zelle.

Als die größere Zelle, die die kleineren Zellen verschlungen hatte, sich zu teilen begann, wurden Kopien der kleineren Prokaryoten im Inneren angefertigt und an die Tochterzellen weitergegeben.

Schließlich passten sich die kleineren Prokaryoten, die verschlungen worden waren, an und entwickelten sich zu einigen der Organellen, die wir heute in eukaryotischen Zellen wie den Mitochondrien und Chloroplasten kennen.

Andere Organellen

Aus diesen ersten Organellen gingen schließlich andere Organellen hervor, darunter der Kern, in dem die DNA in einem Eukaryoten untergebracht ist, das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat.

In der modernen eukaryotischen Zelle sind diese Teile als membrangebundene Organellen bekannt. Sie kommen immer noch nicht in prokaryotischen Zellen wie Bakterien und Archaeen vor, sind aber in allen Organismen vorhanden, die unter die Eukarya-Domäne fallen.