Endosymbioottinen teoria

Kuten Endosymbioottinen teoria tunnetaan evoluutiobiologinen hypoteesi, joka liittää korkeamman elämän kehityksen prokaryoottien endosymbioosiin. Kasvitieteilijä Schimper keskusteli ideasta ensimmäisen kerran 1800-luvun lopulla. Monet tutkimustulokset puhuvat nyt teorian puolesta.

Mikä on endosymbioottinen teoria?

Kasvitieteilijä Schimper julkaisi ensimmäisen kerran endosymbioottiteorian idean vuonna 1883, jonka tulisi selittää klooroplastien alkuperä työssään. Venäläinen evoluutiobiologi Konstantin Sergejewitsch Mereschkowski otti endosymbiont-teorian uudelleen käyttöön 1900-luvun alussa. Teoria tuli kuitenkin tunnetuksi vasta vuonna 1967, kun Lynn Margulis otti sen huomioon.

Yksinkertaistetussa yhteenvedossa teoria sanoo, että muut yksisoluiset organismit ottivat yksisoluiset organismit evoluution aikana. Tämän otteen sanotaan mahdollistaneen korkeampien elävien olentojen solukomponenttien kehittymisen. Tällä tavalla teorian kannattajien mukaan evoluution aikana on syntynyt yhä monimutkaisempi elämä.

Joten alun perin ihmisen solukomponentit palautuvat alkueläimiin. Teorian mukaan eukaryootit syntyivät vasta, kun prokaryoottiset prekursori-organismit tulivat symbiooseihin. Erityisesti kemoterofisten ja fototrofisten bakteerien sanotaan absorboituneen muihin arhaan prokaryoottisoluihin fagosytoosin yhteydessä.

Niiden sulattamisen sijasta prokaryoottiset solut pitivät niitä sisällä, missä niistä tuli endosymbioneja. Näiden endosymbionttien sanotaan kehittyneen soluorganelleiksi isäntäsoluissa. Isäntäsolu ja siinä olevat organelit vastaavat eukaryootteja. Mitokondrioiden ja plastidien soluorganelleilla on edelleen nämä ominaisuudet.

Koska eukaryootteja on myös ilman näitä kuvattuja organelleja, näiden komponenttien on oltava joko poistettu käytöstä tai teoriaa ei sovelleta.

Toiminto ja tehtävä

Endosymbioottinen teoria nimittää mitokondrioiden ja plastidien kehittymisen prokaryoottisissa organismeissa. Yksisoluisten organismien sanotaan joutuneen endosymbioosiin muiden solujen kanssa ja elävänsä edelleen isäntäsolussa. Tähän päivään saakka tiede näkee amoeboidiset alkueläimet tarttuvan sinimaihoihin, jotka elävät edelleen niissä. Tämänkaltaiset havainnot näyttävät tukevan endosymbioottiteoriaa.

Endosymbioottiteorian mukaan evoluution aikana kahden organismin olisi pitänyt tulla toisistaan ​​riippuvaisia, jotta kumpikaan kumppani ei voisi selviytyä ilman toista. Tuloksena olevan endosymbioosin sanotaan aiheuttavan organelit menettämään geneettisen materiaalin osat, joita ei enää tarvita. Organelleissa olevien yksittäisten proteiinikompleksien sanotaan koostuvan osittain ytimen koodaamista ja osittain mitokondriaalisesti koodatuista yksiköistä.

Genomisten analyysien mukaan plastidit ovat peräisin sinilevistä, kun taas mitokondrioihin liittyy aerobisia proteobakteereita. Tiede viittaa eukaryoottien ja prokaryoottien väliseen endosymbioosiin ensisijaisena endosymbioosina. Jos soluorganelit ovat syntyneet eukaryootin nielemisen kautta, jolla on aikaisemmin koettu primaarinen endosymbioosi, puhumme sekundaarisesta endosymbioosista.

Primääriset plastidit sijaitsevat kahdessa vaippakalvossa, jotka teorian mukaan vastaavat imeytyneen syanobakteerin kalvoja. Kolme tyyppiä primaarisia plastideja ja siten kolmen rivin autotrofisia organismeja sanotaan kehittyneen tällä tavalla. Esimerkiksi Glaucocystaceae-yksisoluiset levät sisältävät syanobakteerin plastideja, samoin kuin punalevät. Vihreät levät ja korkeammat kasvit sisältävät kehittyneimpiä plastideja, kloroplasteja. Toissijaisissa plastideissa on kolme tai neljä peittävää kalvoa. Toissijaiset endosymbioosit vihreiden levien ja eukaryoottien välillä tunnetaan nyt, joten Euglenozoa ja Chlorarachniophyta olisivat voineet absorboida primaariset endosymbionit toisistaan ​​riippumattomasti.

Sairaudet ja vaivat

Jos endosymbiontiteoria on oikea, kuten nykyinen tutkimustilanne viittaa, kaikki kasvi-, eläin- ja siten myös ihmisen solujen kompleksit ovat peräisin prokaryootien fuusiosta. Ihmisellä olisi prokaryootteja kiittää itse elämästä.

Prokaryootit ovat kuitenkin vastuussa myös lukuisista sairauksista, jotka ovat kosketuksissa ihmisiin. Tässä yhteydessä olisi viitattava esimerkiksi proteobakteerien tautiarvoon, jotka ovat erityisen merkityksellisiä endosymbiontiteoriassa. Monien tämän osaston bakteerien katsotaan olevan taudinaiheuttajia. Tämä pätee esimerkiksi Helicobacter pyloriin, sauvan muotoiseen bakteeriin, joka kolonisoi ihmisen vatsan. Helicobacter pylori -infektio, jonka esiintyvyys on 50 prosenttia, on usein yksi yleisimmistä kroonisista bakteeri-infektioista maailmassa. Yli 30 miljoonaa ihmistä on saanut bakteerin, mutta vain kymmenellä ja 20 prosentilla kaikista tartunnan saaneista ihmisistä kehittyy oireita.

Tärkeimmät oireet ovat mahahaavat, jotka voivat vaikuttaa mahaan tai pohjukaissuoleen. Kaiken kaikkiaan bakteeri-infektiot pidetään vastuussa monista mahasairauksista, etenkin niistä sairauksista, jotka ilmenevät lisääntyneenä mahahapon erityksessä. Mahan ja pohjukaissuolen haavaumien lisäksi bakteeri voi siten todennäköisesti olla mukana myös tyypin B gastriitissa.

Proteobakteriumilla esiintyvän bakteeri-infektion tutkiminen on nyt osa mahasairauksien standardisoitua diagnoosia. Mainittujen sairauksien lisäksi krooninen bakteeri-infektio luokitellaan nyt mahalaukun syövän riskitekijäksi. Sama pätee MALT-lymfoomaan.

Infektioiden ja sairauksien, kuten idiopaattisen kroonisen nokkosihottuman (nokkosihottuma), kroonisen immuunijärjestelmän trombosytopenian, raudan puuteanemian ja Parkinsonin taudin välillä näyttää olevan yhteys.

Helicobacter pylorista keskusteltiin tässä vain esimerkkinä. Lukuisiin muihin prokaryooteihin liittyy taudin arvo ja niitä pidetään patogeeneinä ihmisille, eläimille ja kasveille.