Endosimbiotisk teorihistorie, hva som foreslår, eksempler

De endosimbiotisk teori oendosimbiose (Endo, inne og Symbiose, bo sammen) hever opprinnelsen til de forskjellige organellene som er til stede i eukaryoter fra symbiotiske forhold mellom forfedre prokaryoter.

I dette forholdet ble en prokaryota oppslukt av en større størrelse. Etter hvert ble den minste organismen ikke fordøyd, men overlevde og ble innlemmet i cytoplasmaet til sin gjest.

Endosimbiotisk teori søker å forklare opprinnelsen til eukaryote organeller, for eksempel kloroplaster. Kilde: Pixabay.com

For å skje evolusjonær kontinuitet, måtte begge organismer ha lignende replikasjonstider. Konsekvensen av en synkronisert inndeling er at etterkommere av gjesten inneholdt symbioteorganismen.

Dermed foreslås det at kloroplaster er resultatet av en endosimbiose mellom en heterotrofisk organisme og et cyanobakterier som over tid ble et plastidium. Tilsvarende spekuleres det i at mitokondrier har sin evolusjonære opprinnelse i alfa-proteobakteri-gruppen.

Selv om disse ideene begynte å trene i hodet til flere forskere fra det nittende århundre, ble de gjenopptatt, modifisert og støttet ordentlig på midten av 60 -tallet av Lynn Margulis.

Noen av bevisene på denne teorien er likheten mellom organeller og bakterier når det gjelder størrelse, genomorganisasjon, struktur av ribosomer og molekylær homologi.

[TOC]

Historie

1900-1920: Meschkowsky, Portier og Wallien bidrag

For de fleste biologer er endosimbiotisk teori øyeblikkelig assosiert med Lynn Margulis. Flere forskere før Margulis foreslo imidlertid begynnende hypoteser for å forklare opprinnelsen til eukaryote organeller.

De første ideene relatert til endosimbiotiske teorier tilskrives den russiske botanisten Constantin Mereschkowsky, som gjorde en beskrivelse av opprinnelsen til plastidene (organellene til plantene som inkluderer kloroplaster, kromoplaster, amyloplast, blant andre) i året 1905.

Denne forfatterens tilnærming består i utgangspunktet av en symbiotisk hendelse mellom en "redusert" cyanobakterier og en gjest. Mens tanken på forskeren Mereschkowsky var nyskapende for tiden, ga han ikke en forklaring på opprinnelsen til de andre eukaryote organellene.

I 1918 la den franske biologen Paul Portier merke til en viss likhet mellom bakterier og mitokondrier. Selv om ideer var på rett vei, foreslo forfatteren dyrking av mitokondrier utenfor cellene, en metodikk som ble avvist av kollegene hans.

På midten av 20 -årene ble opprinnelsen til mitokondriene utvidet av biologen fra USA Ivan Wallin, som var overbevist om at disse organellene var etterkommere av prokaryote organismer.

Dessverre fant Wallin ikke en plausibel mekanisme for den hevede transformasjonen, så den endosimbiotiske teorien ble glemt i noen år.

1960: Lynn Margulis bidrag

Det var først på 60 -tallet da en ung forsker ved Boston University ved navn Lynn Margulis foreslår endosimbiotisk teori i en ganske robust, basert på cytologisk, biokjemi og paleontologisk bevis.

Kan servere deg: sjokolade agar

For øyeblikket aksepteres endosimbiotisk teori normalt, men i Margulis tid ble ideene deres behandlet med markert skepsis - noe som forårsaket avvisning av arbeidet deres i mer enn 15 vitenskapelige tidsskrifter.

Det som foreslår endosimbiotisk teori?

Opprinnelsen til den første prokaryote cellen stammer tilbake mer enn 3.5 milliarder år, og forble på denne måten i omtrent 1.Ytterligere 5 milliarder år. Etter denne tidsmessige perioden antas det at de første eukaryote cellene dukket opp, identifisert ved deres kompleksitet, tilstedeværelse av kjerne og organeller.

Innen biologi er et av de viktigste temaene opprinnelsen og utviklingen av den eukaryote cellen, og en av teoriene som søker å forklare er endosimbiotisk teori.

Dette foreslår opprinnelsen til organellene fra symbiosehendelser mellom forfedres prokaryote organismer, som over tid var integrert og den oppsluktte kroppen ble redusert og ble en cytoplasmatisk komponent av den største av den største.

En av konsekvensene av endosimbiotisk teori er den horisontale overføringen av gener blant de prokaryote organismer som er involvert i den symbiotiske assosiasjonen, fra den nye "organellen" til vertens kjernefysiske genom.

Bevis

Neste gang vil vi presentere en serie generelle bevis som støtter endosimbiotisk teori:

Størrelse

Størrelsen på eukaryoter (ring kloroplaster eller mitokondrier) er ganske lik den for nåværende bakterieorganismer.

Ribosomer

En av de mest anerkjente forskjellene mellom eukaryot og prokaryoter ligger i størrelsen på store og små underenheter som utgjør ribosomene - strukturelle involverte i proteinsyntese.

Kloroplaster og mitokondrier har ribosomer inne, og disse viser funksjonene i ribosomene beskrevet i eubakterier.

Genetisk materiale

Både kloroplaster og mitokondrier er preget av å presentere sitt eget sirkulære genom - som prokaryote organismer.

Mitochondria genom

Mitokondrieregenomet er dannet av genene som koder for et lite antall ribosomale RNA -er og overfører RNA som er involvert i syntesen av organellproteiner det gjelder aktuelle.

Det store flertallet av strukturelle proteiner og mitokondrielle enzymer er kodet av gener som er bosatt i nukleær genetisk materiale.

Organiseringen av mitokondrielt genom varierer mye mellom eukaryote avstamninger. Hos mennesket er for eksempel mitokondriell genom et sirkulært molekyl som huser omtrent 16.569 basepar som koder for to ribosomale RNA -er, 22 overførings -RNA og bare 13 proteiner.

Kloroplast genom

I motsetning til det mitokondrielle genomet, kloroplaster i litt større og inneholder nødvendig informasjon for syntese av omtrent 120 proteiner.

Det kan tjene deg: hydrolaser: struktur, funksjoner, eksempler

Konsekvenser av organellgenomet

Den særegne divisjonsmodusen for kloroplaster og mitokondrier viser et ikke -mendelisk mønster. Det vil si at reproduksjon skjer gjennom reproduksjon (som i bakterier) og ikke ved cellulær syntese av novo.

Dette fenomenet oppstår på grunn av eksistensen av unikt genetisk materiale som vi ikke finner i kjernen av cellen. Mitokondrier er arvet av mors linje og i de aller fleste planter med seksuell reproduksjon, blir kloroplaster bidratt til zygoten i dannelse av Mother Plant.

Molekylære homologier

Takket være sekvensering av gener, har det vært bevis.

Mitokondrier DNA-sekvenser er markant lik sekvensene som finnes i en spesifikk gruppe bakterier som kalles alfa-proteobakterier. Dette beviset indikerer at den mulige organismen som deltok i den endosimbiotiske hendelsen var en forfedres alfa-ankertall.

I kontrast virker kloroplastsekvenser nært beslektet med cyanobakterier, en gruppe eubakterier med det enzymatiske maskineriet som er nødvendig for å utføre fotosyntetiske reaksjoner.

Opprinnelsen til mitokondriene

Den nåværende mitokondriene kunne ha dukket opp ved en hendelse som skjedde mellom 1 og 1.5 milliarder år, der en stor anaerob celle oppslukt en mindre aerobe bakterier, med det enzymatiske maskineriet som er nødvendig for oksidativ fosforylering.

Den aerobe kroppen ga sin gjest muligheten til å generere mer ATP for hvert nedbrutt organisk molekyl.

Som endosimbiotisk teori vant aksept i det vitenskapelige samfunnet, ble den taksonomiske identiteten til forfedres organismer involvert i symbiose hardt diskutert.

I dag var ideen om at den store gjesten var en arkea og oppslukeorganismer (som tidligere nevnt) en alfa -proteobakterier - selv om noen varianter av teorien foreslår for en anaerobe bakterier, siden det er flere anaerobe former for mitokondrier som hydrogenosomer.

Opprinnelsen til plastidos

Opprinnelse til primære plastider

Selv om den symbiotiske teorien på slutten av 60 -tallet ble støttet av robuste bevis fra flere biologifelt, var det først på 90 -tallet da de raske fremskritt i teknikkene for sekvensering og bioinformatisk prosessering viser bevis på molekylært nivå.

Sammenlignende studier basert på molekylære fylogenier administrert. I tillegg demonstrerte de overføring av gener fra endosimbiont genom til verts kjernefysisk genom.

Kan tjene deg: agar m.R.S: Hva er, grunnlag, forberedelse, bruker

Det anslås at etableringen av de første plastidene skjedde 1.5 milliarder år, selv om det midlertidige tallet forblir kontroversiell blant forskere.

Opprinnelse til sekundære plastider

Selv om etableringen av en forfedres cyanobakterier innen en prokaryotisk gjest forklarer opprinnelsen til primære plastider, blir evolusjonshistorien kompleks når den søker å forklare opprinnelsen til den sekundære plast som vi finner i noen fotosyntetiske organismer.

Disse sekundære plastries er preget av tilstedeværelsen av ytterligere membraner, det vil si en eller to membraner Tilleggsfunksjoner til de to membranene som vanligvis omgir organellen. Dette antallet membraner kompliserer tolkningen, siden hvis en forfedres prokaryota svin, ville en cyanobakterier ikke få de tre eller fire membranene.

Derfor var en genial respons på dette evolusjonsproblemet å foreslå flere endosimbiosehendelser. I denne sammenhengen ble en plantecelle med et eksisterende plastidium oppslukt av en andre gjest, og til slutt redusert til et plastidium.

I noen tilfeller oppstår en tredje endosimbiotisk hendelse. Antall symbiose og vertenes natur blir diskutert i litteraturen, selv om det er empiriske bevis som støtter ideen om flere endosimbiosehendelser.

Referanser

1. Anderson, s. W. (1983). Antydet modell for prebiotisk evolusjon: bruk av kaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
2. AUDESIRK, T., AUDESIRK, g., & Byers, B. OG. (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson Education.
3. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biologi. Pan -American Medical Editorial.
4. Chan, c. X. & Bhattacharya, d. (2010) Opprinnelsen til plastider. Nature Education 3 (9): 84.
5. Rekkevidde, m. (2007). Biologi 1: En konstruktivistisk tilnærming. Pearson Education.
6. Gray, m. W. (2017). Lynn Margulis og endosymbionnt -hypotesen: 50 år senere. Biologi av cellemolekylæren, 28(10), 1285-1287.
7. Hogeweg, p., & Takeuchi, n. (2003). Valg av flere nivåer i modeller av prebiotisk evolusjon: rom og romlig selvorganisering. Opprinnelse av liv og evolusjon av biosfæren, 33(4-5), 375-403.
8. Lane, n. (2017). Seriell endosymbiose eller entallhendelse ved opprinnelsen til eukaryoter?. Journal of Theoretical Biology, 434, 58-67.
9. Lazcano, a., & Miller, S. L. (nitten nittiseks). Opprinnelsen og den tidlige utviklingen av livet: prebiotisk kjemi, pre-RNA-verden og tid. Celle, 85(6), 793-798.
10. Margulis, l. (2004). Endosymbiotisk teori (sett) og sammensatt individualitetsserie. Mikrobiologi i dag, 31(4), 172-175.
11. Schrum, J. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). Opprinnelsen til cellulært liv. Kald vårhavnperspektiver i biologi, A002212.
12. Stano, s., & Mavelli, f. (2015). Protocells modeller i opprinnelse av liv og syntetisk biologi. Liv, 5(4), 1700-1702.