Endosymbiotische Theorie Wie sich eukaryotische Zellen entwickeln

Die endosymbiotische Theorie ist der anerkannte Mechanismus für die Entwicklung eukaryotischer Zellen aus prokaryotischen Zellen. Die von Lynn Margulis Ende der 1960er Jahre veröffentlichte Endosymbiontentheorie schlug vor, dass die Hauptorganellen der eukaryontischen Zelle primitive prokaryontische Zellen waren, die von einer anderen, größeren prokaryontischen Zelle umgeben waren. Der Begriff "Endosymbiose" bedeutet "im Inneren kooperieren". Unabhängig davon, ob die größere Zelle Schutz für die kleineren Zellen bot oder die kleineren Zellen der größeren Zelle Energie lieferten, schien diese Anordnung für alle Prokaryoten von beiderseitigem Nutzen zu sein.

Während dies zunächst nach einer weit hergeholten Idee klang, sind die Daten zur Sicherung unbestreitbar. Zu den Organellen, die ihre eigenen Zellen zu sein schienen, gehörten die Mitochondrien und in photosynthetischen Zellen der Chloroplast. Beide Organellen haben ihre eigene DNA und ihre eigenen Ribosomen, die nicht mit dem Rest der Zelle übereinstimmen. Dies deutet darauf hin, dass sie alleine überleben und sich fortpflanzen können. Tatsächlich ist die DNA im Chloroplasten den als Cyanobakterien bezeichneten photosynthetischen Bakterien sehr ähnlich. Die DNA in den Mitochondrien ähnelt am ehesten derjenigen der Bakterien, die Typhus verursachen.

Bevor diese Prokaryoten eine Endosymbiose eingehen konnten, mussten sie höchstwahrscheinlich zu Kolonialorganismen werden. Kolonialorganismen sind Gruppen von prokaryotischen einzelligen Organismen, die in unmittelbarer Nähe zu anderen einzelligen Prokaryoten leben. Obwohl die einzelnen einzelligen Organismen getrennt blieben und unabhängig voneinander überleben konnten, war es von Vorteil, in der Nähe anderer Prokaryoten zu leben. Unabhängig davon, ob dies eine Schutzfunktion war oder ein Weg, mehr Energie zu gewinnen, muss der Kolonialismus in irgendeiner Weise für alle an der Kolonie beteiligten Prokaryoten von Vorteil sein.

Sobald diese einzelligen Lebewesen nahe genug beieinander waren, gingen sie ihre symbiotische Beziehung noch einen Schritt weiter. Der größere einzellige Organismus verschlang andere kleinere einzellige Organismen. Zu diesem Zeitpunkt waren sie keine unabhängigen Kolonialorganismen mehr, sondern eine einzige große Zelle. Als die größere Zelle, die die kleineren Zellen verschlungen hatte, sich teilte, wurden Kopien der kleineren Prokaryoten im Inneren angefertigt und an die Tochterzellen weitergegeben. Schließlich passten sich die verschlungenen kleineren Prokaryoten an und entwickelten sich zu einigen der Organellen, die wir heute in eukaryotischen Zellen wie den Mitochondrien und Chloroplasten kennen. Aus diesen ersten Organellen entstanden schließlich weitere Organellen, darunter der Kern, in dem sich die DNA eines Eukaryoten befindet, das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat. In der modernen eukaryotischen Zelle werden diese Teile als membrangebundene Organellen bezeichnet. Sie kommen immer noch nicht in prokaryotischen Zellen wie Bakterien und Archaeen vor, sind jedoch in allen Organismen der Eukarya-Domäne vorhanden.