Endosimbiotische Theoriegeschichte, was vorschlägt, Beispiele

Der Endosimbiotische Theorie Oendosimbiose (Endo, innen und Symbiose, zusammenleben) erhöht den Ursprung der verschiedenen in Eukaryoten vorhandenen Organellen aus symbiotischen Beziehungen zwischen Prokaryoten der Stamme.

In dieser Beziehung wurde ein Prokaryota von einer größeren Größe verschlungen. Schließlich wurde der kleinste Organismus nicht verdaut, überlebte und in den Zytoplasma seines Gastes integriert.

Endosimbiotische Theorie versucht, den Ursprung eukaryotischer Organellen wie Chloroplasten zu erklären. Quelle: Pixabay.com

Um evolutionäre Kontinuität aufzurufen, mussten beide Organismen ähnliche Replikationszeiten aufweisen. Die Folge einer synchronisierten Teilung ist, dass die Nachkommen des Gastes den Symbiotenorganismus enthielten.

Daher wird vorgeschlagen, dass Chloroplasten das Ergebnis einer Endosimbiose zwischen einem heterotrophen Organismus und einer Cyanobakterien sind, die im Laufe der Zeit zu einem Plastidium wurde. In ähnlicher Weise wird spekuliert, dass Mitochondrien ihren evolutionären Ursprung in der Alpha-Proteobakterien-Gruppe haben.

Obwohl diese Ideen in den Köpfen mehrerer Wissenschaftler des neunzehnten Jahrhunderts zu trainieren begannen, wurde sie Mitte der 60er Jahre von Lynn Margulis wieder aufgenommen, verändert und richtig unterstützt.

Einige der Beweise dieser Theorie sind die Ähnlichkeit zwischen Organellen und Bakterien in Bezug auf Größe, Genomorganisation, Struktur von Ribosomen und molekulare Homologie.

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Geschichte

1900-1920: Meschkowsky, Portier und Wallien-Beiträge

Für die meisten Biologen wird die endosimbiotische Theorie sofort mit Lynn Margulis in Verbindung gebracht. Mehrere Wissenschaftler vor Margulis schlugen jedoch beginnende Hypothesen vor, um den Ursprung eukaryotischer Organellen zu erklären.

Die ersten Ideen im Zusammenhang mit endosimbiotischen Theorien werden dem russischen Botaniker Constantin Mereschkowsky zugeschrieben, der den Ursprung der Plastiden (Organellen der Pflanzen, die unter anderem Chloroplasten, Chromoplasten, Amyloplasten umfassen) im Jahr 1905 beschrieben haben.

Der Ansatz dieses Autors besteht im Grunde genommen aus einem symbiotischen Ereignis zwischen einer "reduzierten" Cyanobakterien und einem Gast. Während der Gedanke des Wissenschaftlers Mereschkowsky für die Zeit innovativ war, gab er keine Erklärung für den Ursprung der anderen eukaryotischen Organellen.

1918 bemerkte der französische Biologe Paul Portier eine gewisse Ähnlichkeit zwischen Bakterien und Mitochondrien. Obwohl Ideen auf dem richtigen Weg waren, schlug der Autor die Anbau von Mitochondrien außerhalb der Zellen vor, eine Methodik, die von seinen Kollegen abgelehnt wurde.

Mitte 20 wurde der Ursprung der Mitochondrien vom Biologen aus den Vereinigten Staaten Ivan Wallin verlängert, der überzeugt war, dass diese Organellen Nachkommen prokaryotischer Organismen waren.

Leider fand Wallin keinen plausiblen Mechanismus für die erhöhte Transformation, daher wurde die endosimbiotische Theorie für einige Jahre vergessen.

1960: Lynn Margulis Beiträge

Erst in den 60er Jahren, als ein junger Forscher an der Boston University namens Lynn Margulis die endosimbiotische Theorie in einem ziemlich robusten, basierend auf zytologischer, biochemischer und paläontologischer Beweise vorschlägt.

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Derzeit wird die endosimbiotische Theorie normal angenommen, aber zu Margulis 'Zeiten wurden ihre Ideen mit deutlicher Skepsis behandelt - was die Ablehnung ihrer Arbeit für mehr als 15 wissenschaftliche Zeitschriften verursachte.

Was schlägt die endosimbiotische Theorie vor?

Der Ursprung der ersten prokaryotischen Zelle stammt mehr als 3 zurück.5 Milliarden Jahre und blieben ungefähr 1 auf diese Weise.Zusätzliche 5 Milliarden Jahre. Nach dieser zeitlichen Periode wird vermutet, dass die ersten eukaryotischen Zellen auftraten, die durch ihre Komplexität, das Vorhandensein von Kern und Organellen identifiziert wurden.

Innerhalb der Biologie ist eines der wichtigsten Themen der Ursprung und die Entwicklung der eukaryotischen Zelle, und eines der Theorien, die zu erklären versuchen, ist die endosimbiotische Theorie.

Dies schlägt den Ursprung der Organellen aus Symbiose -Ereignissen zwischen prokaryotischen Organismen an, die im Laufe der Zeit integriert waren und der verschlungene Körper reduziert wurde und zu einem zytoplasmatischen Bestandteil der größten der größten wurde.

Eine der Folgen der endosimbiotischen Theorie ist der horizontale Übertragung von Genen unter den prokaryotischen Organismen,.

Beweis

Als nächstes werden wir eine Reihe allgemeiner Beweise vorlegen, die die endosimbiotische Theorie stützen:

Größe

Die Größe von Eukaryoten (nennen Chloroplasten oder Mitochondrien) ist der von aktuellen Bakterienorganismen ziemlich ähnlich.

Ribosomen

Einer der am meisten gefeierten Unterschiede zwischen Eukaryot und Prokaryoten liegt in der Größe großer und kleiner Untereinheiten, aus denen die Ribosomen bestehen - strukturelle, die an der Proteinsynthese beteiligt sind.

Chloroplasten und Mitochondrien haben Ribosomen im Inneren und diese zeigen die Merkmale der in Eubakterien beschriebenen Ribosomen.

Genmaterial

Sowohl Chloroplasten als auch Mitochondrien sind durch die Darstellung ihres eigenen kreisförmigen Genoms als prokaryotische Organismen gekennzeichnet.

Mitochondrien -Genom

Das Mitochondriengenom besteht aus den Genen, die für eine kleine Anzahl ribosomaler RNAs und Transfer -RNAs kodieren, die an der Synthese von betreffenden Organellenproteinen beteiligt sind.

Die überwiegende Mehrheit der Strukturproteine ​​und mitochondrialen Enzyme wird von Genen kodiert, die sich in nuklearem genetischen Material befinden.

Die Organisation des mitochondrialen Genoms variiert stark zwischen eukaryotischen Linien. Im Menschen zum Beispiel ist das mitochondriale Genom ein kreisförmiges Molekül, das ungefähr 16 beherbergt.569 Basenpaare, die für zwei ribosomale RNAs, 22 RNA und nur 13 Proteine ​​codieren.

Chloroplastengenom

Im Gegensatz zum mitochondrialen Genom das von Chloroplasten in etwas größer und enthält die erforderlichen Informationen für die Synthese von ungefähr 120 Proteinen.

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Folgen des Organellen -Genoms

Der besondere Teilungsmodus von Chloroplasten und Mitochondrien zeigt ein nicht -mendelisches Muster. Das heißt, die Reproduktion erfolgt durch seine Fortpflanzung (wie in Bakterien) und nicht durch die zelluläre Synthese von novo.

Dieses Phänomen tritt aufgrund der Existenz eines einzigartigen genetischen Materials auf, das wir im Kern der Zelle nicht finden. Mitochondrien werden von der Mutterlinie geerbt und in der überwiegenden Mehrheit der Pflanzen mit sexueller Reproduktion werden Chloroplasten zur Bildung der Mutterpflanze zur Zygote beigetragen.

Molekulare Homologien

Dank der Sequenzierung von Genen war es ein Beweis dafür.

Mitochondrien-DNA-Sequenzen ähneln den Sequenzen, die in einer bestimmten Gruppe von Bakterien als Alpha-Proteobakterien bezeichnet werden. Dieser Beweis zeigt, dass der mögliche Organismus, der am endosimbiotischen Ereignis teilgenommen hat.

Im Gegensatz dazu scheinen Chloroplastensequenzen eng mit Cyanobakterien verwandt zu sein, einer Gruppe von Eubakterien mit den enzymatischen Maschinen, die zur Durchführung von photosynthetischen Reaktionen erforderlich sind.

Der Ursprung der Mitochondrien

Die gegenwärtigen Mitochondrien hätte durch ein Ereignis auftreten können, das zwischen 1 und 1 auftrat.5 Milliarden Jahre, in denen eine große anaerobe Zelle eine kleinere aerobe Bakterien mit der enzymatischen Maschinerie für die oxidative Phosphorylierung erforderte.

Der aerobe Körper ermöglichte seinem Gast die Möglichkeit, für jedes degradierte organische Molekül mehr ATP zu erzeugen.

Da die endosimbiotische Theorie in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Akzeptanz gewann.

Heute war die Idee, dass der große Gast ein Archa und die Engfulforganismen (wie bereits erwähnt) war, eine Alpha -Proteobakterien - obwohl einige Varianten der Theorie einer anaeroben Bakterien vorschlagen, da es mehrere anaerobe Formen von Mitochondrien gibt, wie z. B. Hydrogenosomen.

Der Ursprung der Plastidos

Ursprung von primären Plastiden

Obwohl am Ende der 60er Jahre die symbiotische Theorie durch robuste Beweise aus mehreren Biologiebereichen gestützt wurde.

Vergleichsstudien basierend auf molekularen Phylogenien behandelt. Darüber hinaus zeigten sie die Übertragung von Genen aus dem Endosimbiont -Genom auf das Kerngenom des Wirts.

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Es wird geschätzt, dass die Einrichtung der ersten Plastiden 1 auftrat 1.5 Milliarden Jahre, obwohl die vorübergehende Zahl unter den Wissenschaftlern umstritten bleibt.

Ursprung sekundärer Plastiden

Obwohl die Etablierung einer angestammten Cyanobakterien innerhalb eines prokaryotischen Gastes den Ursprung der primären Plastiden erklärt, wird die evolutionäre Geschichte komplex, wenn sie den Ursprung der sekundären Kunststoffe erklärt, die wir in einigen photosynthetischen Organismen finden.

Diese sekundären Plastries sind durch das Vorhandensein zusätzlicher Membranen gekennzeichnet, dh ein oder zwei Membranen Zusatzfunktionen zu den beiden Membranen, die normalerweise die Organelle umgeben. Diese Anzahl von Membranen kompliziert die Interpretation, da eine Cyanobakterien, wenn ein Prokaryota -Schwein eine Ahnenschweine, die drei oder vier Membranen nicht erhalten würde.

Eine geniale Reaktion auf dieses evolutionäre Problem bestand daher darin, mehrere Endosimbiose -Ereignisse vorzuschlagen. In diesem Zusammenhang wurde eine Pflanzenzelle mit einem vorhandenen Plastidium von einem zweiten Gast verschlungen und schließlich auf ein Plastidium reduziert.

In einigen Fällen entsteht ein drittes endosimbiotisches Ereignis. Die Anzahl der Symbiose und die Art des Wirts werden in der Literatur diskutiert, obwohl es empirische Beweise gibt, die die Idee mehrerer Endosimbiose -Ereignisse unterstützen.

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