Endosimbiotische theorie geschiedenis, wat voorstelt, voorbeelden

De endosimbiotische theorie oendosimbiose (endo, Binnen en symbiose, leven samen) verhoogt de oorsprong van de verschillende organellen die aanwezig zijn in eukaryoten uit symbiotische relaties tussen voorouderlijke prokaryoten.

In deze relatie werd een prokaryota overspoeld door een grotere maat. Uiteindelijk werd het kleinste organisme niet verteerd, maar overleefde en werd opgenomen in het cytoplasma van zijn gast.

Endosimbiotische theorie wil de oorsprong van eukaryotische organellen verklaren, zoals chloroplasten. Bron: Pixabay.com

Om de evolutionaire continuïteit te voorkomen, moesten beide organismen vergelijkbare replicatietijden hebben. Het gevolg van een gesynchroniseerde divisie is dat de afstammelingen van de gast het symbiote organisme bevatten.

Aldus wordt voorgesteld dat chloroplasten het resultaat zijn van een endosimbiose tussen een heterotrofe organisme en een cyanobacteriën die na verloop van tijd een plastidium werd. Evenzo wordt gespeculeerd dat mitochondria hun evolutionaire oorsprong hebben in de Alpha-Proteobacteria-groep.

Hoewel deze ideeën begonnen te trainen in de hoofden van verschillende wetenschappers van de negentiende eeuw, werd het in het midden van de 60s hervat, aangepast en ondersteund door Lynn Margulis.

Een deel van het bewijs van deze theorie zijn de gelijkenis tussen organellen en bacteriën in termen van grootte, genoomorganisatie, structuur van ribosomen en moleculaire homologie.

[TOC]

Geschiedenis

1900-1920: Meschkowsky, Portier en Wallien-bijdragen

Voor de meeste biologen wordt de endosimbiotische theorie onmiddellijk geassocieerd met Lynn Margulis. Verschillende wetenschappers vóór Margulis stelden echter beginnende hypothesen voor om de oorsprong van eukaryotische organellen te verklaren.

De eerste ideeën met betrekking tot endosimbiotische theorieën worden toegeschreven aan de Russische botanicus Constantin Mereschkowsky, die in het jaar 1905 een beschrijving maakte van de oorsprong van de plastiden (organellen van de planten die chloroplasten, chromoplasten, chromoplasten, chromoplasten, chromoplasten, chromoplasten, chromoplasten, chromoplasten, omvatten.

De aanpak van deze auteur bestaat in feite uit een symbiotische gebeurtenis tussen een "verminderde" cyanobacteriën en een gast. Hoewel de gedachte aan wetenschapper Mereschkowsky voor die tijd innovatief was, gaf hij geen verklaring voor de oorsprong van de andere eukaryotische organellen.

In 1918 merkte de Franse bioloog Paul Portier een zekere gelijkenis op tussen bacteriën en mitochondria. Hoewel ideeën op de goede weg waren, stelde de auteur de teelt van mitochondria buiten de cellen voor, een methodologie die door zijn collega's werd afgewezen.

Halverwege de 20s werd de oorsprong van de mitochondria uitgebreid door de bioloog van de Verenigde Staten Ivan Wallin, die ervan overtuigd was dat deze organellen afstammelingen waren van prokaryotische organismen.

Helaas vond Wallin geen plausibel mechanisme voor de verhoogde transformatie, dus de endosimbiotische theorie was een paar jaar vergeten.

1960: Lynn Margulis -bijdragen

Pas in de jaren 60 toen een jonge onderzoeker aan de Boston University genaamd Lynn Margulis de endosimbiotische theorie voorstelt in een vrij robuuste, gebaseerd op cytologisch, biochemie en paleontologisch bewijs.

Kan je serveren: chocolade -agar

Momenteel wordt de endosimbiotische theorie normaal geaccepteerd, maar in de tijd van Margulis werden hun ideeën behandeld met een duidelijk scepsis - wat de afwijzing van hun werk voor meer dan 15 wetenschappelijke tijdschriften veroorzaakte.

Wat voorstelt de endosimbiotische theorie?

De oorsprong van de eerste prokaryotische cel dateert meer dan 3.5 miljard jaar, en bleef op deze manier ongeveer 1.Extra 5 miljard jaar. Na deze tijdelijke periode wordt aangenomen dat de eerste eukaryotische cellen verschenen, geïdentificeerd door hun complexiteit, aanwezigheid van kern en organellen.

Binnen de biologie is een van de belangrijkste onderwerpen de oorsprong en evolutie van de eukaryotische cel, en een van de theorieën die wil uitleggen is de endosimbiotische theorie.

Dit stelt de oorsprong voor van de organellen van symbiose -gebeurtenissen tussen voorouderlijke prokaryotische organismen, die in de loop van de tijd werden geïntegreerd en het overspoelde lichaam werd verminderd en werd een cytoplasmatische component van de grootste van de grootste.

Een van de gevolgen van de endosimbiotische theorie is de horizontale overdracht van genen tussen de prokaryotische organismen die betrokken zijn bij de Symbiotic Association, van het nieuwe "Organel" tot het nucleaire genoom van de gastheer.

Bewijs

Vervolgens zullen we een reeks algemene bewijsmateriaal presenteren dat de endosimbiotische theorie ondersteunt:

Maat

De grootte van eukaryoten (chloroplasten of mitochondriën noemen) is vrij gelijkaardig aan die van huidige bacteriële organismen.

Ribosomen

Een van de meest geprezen verschillen tussen eukaryot en prokaryoten bevindt zich in de grootte van grote en kleine subeenheden die de ribosomen vormen - structurele structurele die betrokken zijn bij eiwitsynthese.

Chloroplasten en mitochondriën hebben ribosomen binnen en deze vertonen de kenmerken van de ribosomen die zijn beschreven in Eubacteriën.

Genetisch materiaal

Zowel chloroplasten als mitochondriën worden gekenmerkt door hun eigen cirkelvormige genoom te presenteren - als prokaryotische organismen.

Mitochondria -genoom

Het mitochondria -genoom is gevormd van de genen die coderen voor een klein aantal ribosomale RNA's en overdracht RNA die betrokken zijn bij de synthese van organeleiwitten in kwestie.

De overgrote meerderheid van structurele eiwitten en mitochondriale enzymen worden gecodeerd door genen die in nucleair genetisch materiaal verblijven.

De organisatie van het mitochondriale genoom varieert uitgebreid tussen eukaryotische lijnen. In de mens is bijvoorbeeld het mitochondriale genoom een ​​cirkelvormig molecuul dat ongeveer 16 herbergt.569 basenparen die coderen voor twee ribosomale RNA's, 22 overdracht RNA en slechts 13 eiwitten.

Chloroplast genoom

In tegenstelling tot het mitochondriale genoom, dat van chloroplasten in een beetje groter en bevat de nodige informatie voor de synthese van ongeveer 120 eiwitten.

Het kan u van dienst zijn: Hydrolasen: structuur, functies, voorbeelden

Gevolgen van het genoom van de organellen

De bijzondere divisiemodus van chloroplasten en mitochondria vertoont een niet -Mendeliaans patroon. Dat wil zeggen, reproductie vindt plaats door zijn reproductie (zoals in bacteriën) en niet door cellulaire synthese van novo.

Dit fenomeen treedt op vanwege het bestaan ​​van uniek genetisch materiaal dat we niet vinden in de kern van de cel. Mitochondria worden geërfd door de moederlijn en in de overgrote meerderheid van de planten met seksuele reproductie worden chloroplasten bijgedragen aan de zygote in vorming door de moederplant.

Moleculaire homologieën

Dankzij de sequencing van genen is het bewijs geweest.

Mitochondria DNA-sequenties zijn aanzienlijk vergelijkbaar met de sequenties die worden gevonden in een specifieke groep bacteriën genaamd alpha-proteobacteria. Dit bewijs geeft aan dat het mogelijke organisme dat deelnam aan de endosimbiotische gebeurtenis een voorouderlijk alfa-ancestraal was.

Chloroplast -sequenties lijken daarentegen nauw verwant aan cyanobacteriën, een groep eubacteriën met de enzymatische machines die nodig zijn om fotosynthetische reacties uit te voeren.

De oorsprong van de mitochondria

De huidige mitochondria had kunnen zijn ontstaan ​​door een gebeurtenis die plaatsvond tussen 1 en 1.5 miljard jaar, waar een grote anaërobe cel een kleinere aerobe bacteriën overspoelde, met de enzymatische machines die nodig zijn voor oxidatieve fosforylering.

Het aerobe lichaam bood zijn gast de mogelijkheid om meer ATP te genereren voor elke afgebroken organische molecule.

Terwijl de endosimbiotische theorie acceptatie won in de wetenschappelijke gemeenschap, werd de taxonomische identiteit van voorouderlijke organismen die betrokken zijn bij symbiose moeilijk besproken.

Tegenwoordig was het idee dat de grote gast een archea was en de engulforganismen (zoals eerder vermeld) een alfa -proteobacteriën - hoewel sommige varianten van de theorie een anaërobe bacteriën voorstellen, omdat er verschillende anaërobe vormen van mitochondria zoals hydrogenosomen zijn.

De oorsprong van de plastidos

Oorsprong van primaire plastiden

Hoewel aan het einde van de jaren 60 de symbiotische theorie werd ondersteund door robuust bewijsmateriaal uit meerdere gebieden van de biologie, was het pas in de jaren 90 toen de snelle vooruitgang in de technieken van sequencing en bioinformatische verwerking bewijs vertoont op moleculair niveau op moleculair niveau op moleculair niveau.

Vergelijkende studies op basis van moleculaire fylogenias beheerd. Bovendien demonstreerden ze de overdracht van genen van het endosimbiont -genoom naar het nucleaire genoom van de gastheer.

Kan u van dienst zijn: agar m.R.S: Wat is, fundering, voorbereiding, gebruik

Geschat wordt dat de oprichting van de eerste plastiden plaatsvond 1.5 miljard jaar, hoewel het tijdelijke cijfer controversieel blijft bij wetenschappers.

Oorsprong van secundaire plastiden

Hoewel de oprichting van een voorouderlijke cyanobacteriën binnen een prokaryotische gast de oorsprong van primaire plastiden verklaart, wordt de evolutionaire geschiedenis complex wanneer het de oorsprong van de secundaire kunststoffen die we in sommige fotosynthetische organismen vinden, verklaren.

Deze secundaire pastries worden gekenmerkt door de aanwezigheid van extra membranen, dat wil zeggen een of twee membranen Extra functies naar de twee membranen die meestal de organel omringen. Dit aantal membranen bemoeilijkt de interpretatie, omdat als een voorouderlijke prokaryota varkens een cyanobacteriën niet de drie of vier membranen zou verkrijgen.

Daarom was een ingenieuze reactie op dit evolutionaire probleem om meerdere endosimbiose -gebeurtenissen voor te stellen. In deze context werd een plantencel met een bestaand plastidium overspoeld door een tweede gast en uiteindelijk gereduceerd tot een plastidium.

In sommige gevallen ontstaat een derde endosimbiotische gebeurtenis. Het aantal symbiose en de aard van de gastheer worden in de literatuur besproken, hoewel er empirisch bewijs is dat het idee van meerdere endosimbiose -gebeurtenissen ondersteunt.

Referenties

1. Anderson, p. W. (1983). Suggestaed model voor prebiotische evolutie: het gebruik van chaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
2. Audesirk, T., AudeseK, g., & Byers, B. EN. (2003). Biologie: leven op aarde. Pearson Education.
3. Campbell, een. N., & Reece, j. B. (2005). biologie. Pan -Amerikaans medisch redactioneel.
4. Chan, c. X. & Bhattacharya, D. (2010) De oorsprong van plastiden. Nature Education 3 (9): 84.
5. Bereik, m. (2007). Biologie 1: een constructivistische benadering. Pearson Education.
6. Grijs, m. W. (2017). Lynn Margulis en de endosymbionnt -hypothese: 50 jaar later. Biologie van de celmoleculair, 28(10), 1285-1287.
7. Hogeweg, p., & Takeuchi, n. (2003). Multilevel selectie in modellen van prebiotische evolutie: compartimenten en ruimtelijke zelforganisatie. Oorsprong van het leven en de evolutie van de biosfeer, 33(4-5), 375-403.
8. Lane, n. (2017). Seriële endosymbiose of enkelvoudig evenement bij de oorsprong van eukaryoten?. Journal of Theoretical Biology, 434, 58-67.
9. Lazcano, een., & Miller, s. L. (1996). De oorsprong en vroege evolutie van het leven: prebiotische chemie, de pre-RNA-wereld en tijd. Cel, 85(6), 793-798.
10. Margulis, l. (2004). Endosymbiotische theorie (set) en samengestelde individualiteitsserie. Microbiologie vandaag, 31(4), 172-175.
11. Schrum, J. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). De oorsprong van het cellulaire leven. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, A002212.
12. Stano, p., & Mavelli, f. (2015). Protocells modellen in de oorsprong van het leven en synthetische biologie. Leven, 5(4), 1700-1702.