Endosymbiotická teória: Ako sa vyvíjajú eukaryotické bunky

Science Primer (Národné centrum pre biotechnologické informácie), Vectorized by Mortadelo2005/Wikimedia Commons/Public Domain

Endosymbiotická teória je akceptovaným mechanizmom toho, ako eukaryotické bunky sa vyvinul z prokaryotických buniek . Zahŕňa kooperatívny vzťah medzi dvoma bunkami, ktorý obom umožňuje prežiť – a nakoniec viedol k rozvoju všetkého života na Zemi.

História endosymbiotickej teórie

Prvýkrát navrhnutý biológom z Bostonskej univerzity Lynn Margulis koncom 60. rokov 20. storočia teória endosymbiontov navrhla, aby hlavné organely eukaryotická bunka boli vlastne primitívne prokaryotické bunky, ktoré boli pohltené inou, väčšou prokaryotická bunka .

Margulisova teória sa prijímala pomaly, spočiatku čelila výsmechu v mainstreamovej biológii. Margulis a ďalší vedci však pokračovali v práci na tejto téme a teraz je jej teória akceptovanou normou v biologických kruhoch.

Počas Margulisovho výskumu pôvodu eukaryotických buniek študovala údaje o prokaryotoch, eukaryotoch a organelách a nakoniec navrhla, že podobnosti medzi prokaryotmi a organelami v kombinácii s ich výskytom vo fosílnych záznamoch sa najlepšie dajú vysvetliť niečím, čo sa nazýva „endosymbióza“ ( čo znamená 'spolupracovať vo vnútri.')

Či už väčšia bunka poskytovala ochranu menším bunkám, alebo menšie bunky dodávali energiu väčšej bunke, toto usporiadanie sa zdalo byť vzájomne výhodné pre všetky prokaryoty.

Aj keď to spočiatku znie ako pritiahnutý nápad, údaje na jeho zálohovanie sú nepopierateľné. Medzi organely, ktoré sa zdali byť ich vlastnými bunkami, patria napr mitochondrie a vo fotosyntetických bunkách chloroplast. Obe tieto organely majú svoju vlastnú DNA a svoju vlastnú ribozómy ktoré sa nezhodujú so zvyškom bunky. To naznačuje, že by mohli prežiť a rozmnožovať sa sami.

V skutočnosti je DNA v chloroplaste veľmi podobná fotosyntetickým baktériám nazývaným cyanobaktérie. DNA v mitochondriách sa najviac podobá baktériám, ktoré spôsobujú týfus.

Predtým, ako tieto prokaryoty mohli prejsť endosymbiózou, museli sa najskôr stať koloniálnymi organizmami. Koloniálne organizmy sú skupiny prokaryotických jednobunkových organizmov, ktoré žijú v tesnej blízkosti iných jednobunkových prokaryotov.

Výhoda pre kolóniu

Aj keď jednotlivé jednobunkové organizmy zostali oddelené a mohli prežiť nezávisle, život v blízkosti iných prokaryotov mal určitú výhodu. Či už to bola funkcia ochrany alebo spôsob, ako získať viac energie, kolonializmus musí byť nejakým spôsobom prospešný pre všetky prokaryoty zapojené do kolónie.

Akonáhle boli tieto jednobunkové živé bytosti dostatočne blízko seba, posunuli svoj symbiotický vzťah o krok ďalej. Väčší jednobunkový organizmus pohltil iné, menšie, jednobunkové organizmy. V tom čase to už neboli nezávislé koloniálne organizmy, ale jedna veľká bunka.

Keď sa väčšia bunka, ktorá pohltila menšie bunky, začala deliť, vytvorili sa kópie menších prokaryotov vo vnútri a odovzdali sa dcérskym bunkám.

Nakoniec sa menšie prokaryoty, ktoré boli pohltené, prispôsobili a vyvinuli sa do niektorých organel, ktoré dnes poznáme v eukaryotických bunkách, ako sú mitochondrie a chloroplasty.

Iné organely

Ďalšie organely nakoniec vznikli z týchto prvých organel, vrátane jadra, kde je umiestnená DNA v eukaryote, endoplazmatického retikula a Golgiho aparátu.

V modernej eukaryotickej bunke sú tieto časti známe ako membránovo viazané organely. Stále sa neobjavujú v prokaryotických bunkách, ako sú baktérie a archaea, ale sú prítomné vo všetkých organizmoch zaradených do domény Eukarya.