Endosimbiotska teorija

Kot Endosimbiotska teorija znana je evolucijska biološka hipoteza, ki razvoj višjega življenja pripisuje endosimbiozi prokariotov. O tej ideji je botanik Schimper prvič razpravljal konec 19. stoletja. Številni rezultati raziskav zdaj govorijo za teorijo.

Kaj je endosimbiotska teorija?

Botanik Schimper je leta 1883 prvič objavil idejo o endosimbiotični teoriji, ki naj bi pojasnila izvor kloroplastov v svojem delu. Ruski evolucijski biolog Konstantin Sergejewitsch Mereschkowski se je na začetku 20. stoletja znova lotil endosimbiontske teorije. Vendar teorija ni postala znana šele leta 1967, ko jo je pobrala Lynn Margulis.

V poenostavljenem povzetku teorija pravi, da so enocelični organizmi med evolucijo vzeli druge enocelične organizme. Ta privzem naj bi omogočil razvoj celičnih komponent višjih živih bitij. Na ta način se po mnenju podpornikov teorije v času evolucije poraja vse bolj kompleksno življenje.

Tako se prvotno komponente človeških celic vračajo v protozoje. Po teoriji so se evkarioti pojavili šele, ko so prokariontski organizmi predhodniki vstopili v simbioze. Zlasti naj bi hemotrofne in fototrofne bakterije absorbirale druge prokariotske celice arheje v fagocitozi.

Namesto da bi jih prebavili, jih je prokariontske celice zadrževala v notranjosti, kjer so postali endosimbionti. Ti endosimbionti naj bi se razvili v celične organele v gostiteljskih celicah. Gostiteljska celica in organele v njej ustrezajo evkarionom. Celicne organele mitohondrijev in plastid še danes nosijo te lastnosti.

Ker evkarioti obstajajo tudi brez opisanih organelov, morajo biti te komponente bodisi postopno opuščene bodisi teorija ne velja.

Funkcija in naloga

Endosimbiotska teorija poimenuje razvoj mitohondrij in plastidov v prokariotskih organizmih. Enocelični organizmi naj bi prišli v endosimbiozo z drugimi celicami in še naprej živijo v gostiteljski celici. Znanost do danes vidi, da so amoeboidni protozoji prevzeli cianobakterije, ki v njih še naprej živijo. Zdi se, da taka opažanja podpirajo endosimbiotsko teorijo.

V času evolucije naj bi po endosimbiotični teoriji dva organizma postala medsebojno odvisna, da noben partner ne bi mogel preživeti brez drugega. Posledica, da je posledična endosimbioza povzročila, da organele izgubljajo dele genskega materiala, ki niso več potrebni. Za posamezne proteinske komplekse v organelah naj bi sestavljali delno kodirani z jedrom in delno iz mitohondrialno kodiranih enot.

Po genskih analizah so plastidi pridobljeni iz cianobakterij, mitohondriji pa so povezani z aerobnimi proteobakterijami. Znanost označuje endosimbiozo med evkarioti in prokarioti kot primarno endosimbiozo. Če so se celične organele pojavile z zaužitjem evkariota s predhodno izkušenim primarnim dogodkom endosimbioze, govorimo o sekundarni endosimbiozi.

Primarni plastidi ležijo v dveh membranskih ovojnicah, ki po teoriji ustrezajo membrani cianobakterije, ki je bila absorbirana. Tri vrste primarnih plastid in s tem tri linije avtotrofnih organizmov so se razvile na ta način. Enocelične alge Glaucocystaceae, na primer, vsebujejo plastide cianobakterije, prav tako rdeče alge. Zelene alge in višje rastline vsebujejo najbolj razvite plastide, kloroplaste. Sekundarni plastidi imajo tri ali štiri pokrivne membrane. Sekundarne endosimbioze med zelenimi algami in evkarioti so zdaj znane, tako da bi Euglenozoa in Chlorarachniophyta lahko absorbirali primarne endosimbionte neodvisno drug od drugega.

Bolezni in bolezni

Če je teorija endosimbiontov pravilna, kot kaže sedanje stanje raziskav, imajo vsi kompleksi rastlinskih, živalskih in s tem tudi človeških celic svoj izvor v zlitju prokariotov. Človek bi se moral prokariote zahvaliti za samo življenje.

Vendar so prokarioti odgovorni tudi za številne bolezni v stiku s človekom. V tem okviru se je treba na primer sklicevati na vrednost bolezni proteobakterij, ki so še posebej pomembne v teoriji endosimbiontov. Številne bakterije iz tega oddelka veljajo za povzročitelje bolezni. To velja na primer za Helicobacter pylori, bakterijo v obliki palice, ki kolonizira človeški želodec. Okužba s Helicobacter pylori je s 50-odstotno razširjenostjo pogosto ena najpogostejših kroničnih bakterijskih okužb po vsem svetu. Z bakterijo je okuženih več kot 30 milijonov ljudi, vendar le med deset in 20 odstotkov vseh okuženih razvije simptome.

Glavni simptomi so peptične razjede, ki lahko prizadenejo želodec ali dvanajstnik. Kot celota so okužbe z bakterijo odgovorne za celo vrsto želodčnih bolezni, zlasti za tiste bolezni, ki se kažejo v povečanem izločanju želodčne kisline. Poleg razjed želodca in dvanajstnika lahko zato bakterija verjetno sodeluje tudi pri gastritisu tipa B.

Pregled bakterijske okužbe s proteobakterijo je zdaj del standardizirane diagnoze želodčnih bolezni. Poleg omenjenih bolezni je kronična okužba z bakterijo zdaj razvrščena kot dejavnik tveganja za rak želodca. Enako velja za limfom MALT.

Zdi se tudi, da obstaja povezava med okužbo in boleznimi, kot so idiopatska kronična urtikarija (koprivnica), kronična imunska trombocitopenija, anemija pomanjkanja železa in Parkinsonova bolezen.

O primeru Helicobacter pylori smo tukaj govorili le kot primer. Številni drugi prokarioti so povezani z vrednostjo bolezni in veljajo za patogene za ljudi, živali in rastline.