Endosymbiotische theorie

Net zo Endosymbiotische theorie er is een evolutionaire biologische hypothese bekend die de ontwikkeling van hoger leven koppelt aan de endosymbiose van prokaryoten. Het idee werd aan het einde van de 19e eeuw voor het eerst besproken door de botanicus Schimper. Veel onderzoeksresultaten spreken nu voor de theorie.

Wat is de endosymbiotische theorie?

De botanicus Schimper publiceerde voor het eerst het idee van de endosymbiotische theorie in 1883, die de oorsprong van chloroplasten in zijn werk zou moeten verklaren. De Russische evolutiebioloog Konstantin Sergejewitsch Mereschkowski nam de endosymbiont-theorie aan het begin van de 20e eeuw weer op. De theorie werd echter pas in 1967 bekend toen ze werd opgepikt door Lynn Margulis.

In een vereenvoudigde samenvatting zegt de theorie dat eencellige organismen in de loop van de evolutie door andere eencellige organismen werden opgenomen. Deze opname zou de ontwikkeling van celcomponenten van hogere levende wezens mogelijk hebben gemaakt. Op deze manier is volgens aanhangers van de theorie in de loop van de evolutie een steeds complexer leven ontstaan.

Oorspronkelijk gaan menselijke celcomponenten terug naar protozoa. Volgens de theorie kwamen eukaryoten pas tevoorschijn als prokaryote precursororganismen symbiose aangingen. In het bijzonder zouden chemotrofe en fototrofe bacteriën zijn geabsorbeerd door andere prokaryote cellen van de archaea in een handeling van fagocytose.

In plaats van ze te verteren, hielden de prokaryote cellen ze binnen, waar ze endosymbionten werden. Deze endosymbionten zouden zich hebben ontwikkeld tot celorganellen in gastheercellen. De gastheercel en de organellen erin komen overeen met de eukaryoten. De celorganellen van de mitochondriën en plastiden dragen deze kenmerken nog steeds.

Omdat eukaryoten ook zonder deze organellen bestaan, moeten deze componenten ofwel zijn uitgefaseerd, ofwel is de theorie niet van toepassing.

Functie en taak

De endosymbiotische theorie noemt de ontwikkeling van mitochondriën en plastiden in prokaryote organismen. De eencellige organismen zouden een endosymbiose met andere cellen zijn aangegaan en in de gastheercel zijn blijven leven. Tot op de dag van vandaag ziet de wetenschap dat amoeboïde protozoa cyanobacteriën opnemen die erin blijven leven. Waarnemingen als deze lijken de endosymbiotische theorie te ondersteunen.

In de loop van de evolutie zouden volgens de endosymbiotische theorie twee organismen onderling afhankelijk moeten zijn geworden, zodat geen van beide partners zonder de ander kon overleven. De resulterende endosymbiose zou ervoor hebben gezorgd dat de organellen delen van het genetisch materiaal verloren hebben dat niet langer nodig is. De individuele eiwitcomplexen in de organellen zouden deels bestaan ​​uit kerngecodeerde en deels mitochondriaal gecodeerde eenheden.

Volgens genomische analyses zijn de plastiden afgeleid van cyanobacteriën, terwijl mitochondriën geassocieerd zijn met aërobe proteobacteriën. De wetenschap verwijst naar de endosymbiose tussen eukaryoten en prokaryoten als primaire endosymbiose. Als celorganellen zijn ontstaan ​​door de opname van een eukaryoot met een eerder ervaren primaire endosymbiose-gebeurtenis, hebben we het over secundaire endosymbiose.

Primaire plastiden liggen in twee envelopmembranen, die volgens de theorie overeenkomen met de membranen van de cyanobacterie die zijn geabsorbeerd. Op deze manier zouden zich drie soorten primaire plastiden en dus drie lijnen van autotrofe organismen hebben ontwikkeld. Eencellige algen van de Glaucocystaceae bevatten bijvoorbeeld plastiden van de cyanobacterie, evenals rode algen. Groene algen en hogere planten bevatten de meest ontwikkelde plastiden, de chloroplasten. Secundaire plastiden hebben drie of vier bedekkende membranen. Secundaire endosymbiosen tussen groene algen en eukaryoten zijn nu bekend, zodat Euglenozoa en Chlorarachniophyta de primaire endosymbionten onafhankelijk van elkaar kunnen hebben opgenomen.

Ziekten en aandoeningen

Als de endosymbiotische theorie klopt, zoals de huidige stand van het onderzoek suggereert, vinden alle complexen van plantaardige, dierlijke en dus ook menselijke cellen hun oorsprong in een fusie van prokaryoten. De mens zou prokaryoten te danken hebben voor het leven zelf.

Prokaryoten zijn echter ook verantwoordelijk voor talrijke ziekten bij contact met mensen. In dit verband dient bijvoorbeeld te worden verwezen naar de ziektewaarde van de Proteobacteria, die bijzonder relevant zijn in de endosymbiont-theorie. Veel bacteriën van deze afdeling worden als ziekteverwekkers beschouwd. Dit geldt bijvoorbeeld voor Helicobacter pylori, een staafvormige bacterie die de menselijke maag koloniseert. Met een prevalentie van 50 procent is Helicobacter pylori-infectie vaak een van de meest voorkomende chronische bacteriële infecties wereldwijd. Meer dan 30 miljoen mensen zijn besmet met de bacterie, maar slechts tussen de tien en 20 procent van alle geïnfecteerde mensen ontwikkelt symptomen.

De belangrijkste symptomen zijn maagzweren, die de maag of de twaalfvingerige darm kunnen aantasten. Over het geheel genomen worden infecties met de bacterie verantwoordelijk gehouden voor een hele reeks maagaandoeningen, vooral voor die ziekten die zich manifesteren in een verhoogde afscheiding van maagzuur. Naast de zweren van de maag en de twaalfvingerige darm kan de bacterie dus waarschijnlijk ook betrokken zijn bij type B gastritis.

Het onderzoek naar een bacteriële infectie met de proteobacterie maakt nu deel uit van de gestandaardiseerde diagnose van maagaandoeningen. Afgezien van de genoemde ziekten, wordt een chronische infectie met de bacterie nu geclassificeerd als een risicofactor voor maagkanker. Hetzelfde geldt voor MALT-lymfoom.

Er lijkt ook een verband te bestaan ​​tussen infectie en ziekten zoals idiopathische chronische urticaria (netelroos), chronische immuuntrombocytopenie, bloedarmoede door ijzertekort en de ziekte van Parkinson.

De Helicobacter pylori werd hier alleen als voorbeeld besproken. Talrijke andere prokaryoten worden in verband gebracht met de waarde van de ziekte en worden beschouwd als pathogenen voor mens, dier en plant.