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Die Endosymbiontenhypothese
Eukaryoten und Prokaryoten
Obwohl alle Zellen viele Ähnlichkeiten haben, gibt es zwei große Kategorien von Zellen, mit grundlegenden Unterschieden.
Eukaryoten jung
Die höheren Zellen, also alle tierischen und pflanzlichen Zellen, werden Eukaryoten genannt. Das
Hauptmerkmal der Eukaryonten ist das Vorhandensein eines Kerns.
Prokaryoten alt
Die Prokaryoten sind demnach Zellen, die keinen Zellkern haben. Sie sind grundsätzlich einzellig. Ein häufig verwendetes Synonym für prokaryotische Zellen sind Bakterien .
Heute wird angenommen, dass sie die Vorläufer der Eukaryoten waren. Vermutlich ist ihre Zellmembran (Die Zellmembran ist eine biologische Membran, die das Innere aller Zellen von der äußeren Umgebung trennt) eingefaltet und umgeben ihre DNA (Desoxyribonukleinsäure ist ein Molekül, das die genetischen Anweisungen für Wachstum, Entwicklung, Funktion und Vermehrung aller bekannten lebenden Organismen und vieler Viren trägt) mit einer eigenen Membran, dem Zellkern. (In der Zellbiologie stammt der Kern (pl) Eukaryonten (Ein Eukaryonten ist jeder Organismus, dessen Zellen einen Kern und andere in Membranen eingeschlossene Organellen enthalten) aus Prokaryonten. Endosymbiontenhypothese Es wird behauptet, dass Mitochondrien und Chloroplasten einst unabhängige prokaryotische Organismen waren. In den letzten Jahren hat sich die Endosymbionten-Hypothe
se zunehmend zu einer wahrscheinlichen Theorie entwickelt. Je mehr wir uns die Details der Mitochondrien und Chloroplasten und ihrer Vorläufer angesehen haben, desto mehr Ähnlichkeiten gibt es.
Sie bestehen aus Blaualgen und anaeroben Bakterien . Die Hypothese besagt, dass amöbenartig bewegte Urzellen von kleinen, bakterienähnlichen Prokaryonten vom Fließen und Fressen leben. Einige dieser Urbakterien entwickelten die Fähigkeit, die von den gleichzeitig produzierten Blaualgen produzierte Säure zu atmen. Da die Urzelle die atmenden Bakterien nicht verdauen, sondern weiterleben lassen konnte, entstand eine Symbiose (Symbiose ist jede Art einer engen und langfristigen biologischen Interaktion zwischen zwei verschiedenen Spezies, sei es mutualistisch, commensalistisch oder parasitär) zwischen den Zellen. Man nennt es Endosymbiose. Es ist auch in den heutigen Lebewesen bekannt. Die Endosymbiose zwischen atmenden Bakterien und anderen Urzellen war so stark, dass sie sich etablierte und die aufgenommenen Bakterien schließlich so abhängig machte, dass sie nur in ihren Wirtszellen leben konnten. Dies lag auch daran, dass die Organelle (in der Zellbiologie ist eine Organelle eine spezialisierte Untereinheit innerhalb einer Zelle, die eine bestimmte Funktion hat) einen großen Teil ihres Erbguts verloren hat und daher von der Wirtszelle abhängig war. Endosymbiose (Symbiogenese, oder endosymbiotische Theorie, ist eine Evolutionstheorie über den Ursprung eukaryontischer Zellen aus prokaryontischen Organismen, die erstmals 1905 und 1910 vom russischen Botaniker Konstantin Mereschkowski artikuliert und 1967 von Lynn Margulis weiterentwickelt und mit mikrobiologischen Beweisen belegt wurde) hatte einen Vorteil für beide, der Wirtsorganismus bot Schutz vor Raubtieren und Austrocknung, zum Beispiel, und die Bakterien lieferten Stoffwechselprodukte als Ausgleich. Heute wird davon ausgegangen, dass Mitochondrien und Chloroplasten auf diesen Ursprung zurückzuführen sind.
Ebenso lässt sich die Bildung von Chloroplasten erklären, also die Organellen in Pflanzenzellen, in denen die Photosynthese stattfindet. Es wird vermutet, dass es sich zunächst um unabhängige photosynthetisch aktive Bakterien handelte, die sich aus Cyanobakterien entwickelt hatten. Durch ihre Integration in frühe eukaryotische Zellen wurden sie zu Chloroplasten. Geschichte Die Hypothese wurde erstmals um 1900 erwähnt, aber mangels Beweisen schnell verworfen. Erst als entdeckt wurde, dass Mitochondrien und Chloroplasten ihre eigene DNA hatten, wurde sie weiter verfolgt. Die Ähnlichkeiten zwischen Mitochondrien und Bakterien sind zahlreich: Die Tatsache, dass die mitochondriale DNA (Mitochondriale DNA ist die in Mitochondrien befindliche DNA, zelluläre Organellen in eukaryontischen Zellen, die chemische Energie aus der Nahrung in eine Form umwandeln, die Zellen verwenden können, Adenosintriphosphat) in der gleichen Ringform wie in Bakterien ist und dass sie Ribosomen enthält (Das Ribosom ist eine komplexe molekulare Maschine, die in allen lebenden Zellen gefunden wird und als Ort der biologischen Proteinsynthese dient) zur Proteinsynthese (Proteinsynthese ist der Prozess , bei dem biologische Zellen neue Proteine erzeugen; es wird durch den Verlust von zellulären Proteinen durch Abbau oder Export ausgeglichen) deutet auf einen Ursprung außerhalb der Zelle hin.
So wie die Mitochondrien (Das Mitochondrium ist ein in allen eukaryontischen Organismen vorkommendes, doppelmembrangebundenes Organell) wahrscheinlich von ursprünglich endosymbiotisch lebenden Bakterien stammen (Bakterien stellen eine große Domäne prokaryontischer Mikroorganismen dar) können auch Ähnlichkeiten zwischen Chloroplasten und blaualgenartigen Prokaryonten nachgewiesen werden. (Ein Prokaryot ist ein einzelliger Organismus, dem ein membrangebundener Kern, Mitochondrien oder andere membrangebundene Organellen fehlen: Die RNAs von Chloroplasten und lebenden Blaualgen sind sehr ähnlich. Dadurch haben beide fast identische Strukturen. Photosynthese (Photosynthese ist ein Prozess, der von Pflanzen und anderen Organismen genutzt wird, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln, die später freigesetzt werden kann, um die Aktivitäten der Organismen zu fördern) ist für Blaualgen weitgehend identisch (Cyanobakterien, auch bekannt als Cyanophyta, sind ein Stamm von Bakterien, die ihre Energie durch Photosynthese gewinnen und die einzigen photosynthetischen Prokaryoten, die Sauerstoff produzieren können) und Chloroplasten (Chloroplasten sind Organellen, spezielle Untereinheiten, in Pflanzen- und Algenzellen).