Teoria endosymbiotyczna

Tak jak Teoria endosymbiotyczna znana jest ewolucyjna hipoteza biologiczna, która wiąże rozwój wyższego życia z endosymbiozą prokariotów. Pomysł został po raz pierwszy omówiony pod koniec XIX wieku przez botanika Schimpera. Wiele wyników badań przemawia obecnie za tą teorią.

Jaka jest teoria endosymbiotyczna?

Botanik Schimper po raz pierwszy opublikował ideę teorii endosymbiotycznej w 1883 roku, co powinno wyjaśnić pochodzenie chloroplastów w jego pracy. Rosyjski biolog ewolucyjny Konstantin Sergejewitsch Mereschkowski podjął ponownie teorię endosymbiontów na początku XX wieku. Jednak teoria ta stała się znana dopiero w 1967 roku, kiedy została podjęta przez Lynn Margulis.

W uproszczonym podsumowaniu teoria mówi, że organizmy jednokomórkowe zostały przejęte przez inne organizmy jednokomórkowe w toku ewolucji. Uważa się, że to pobieranie umożliwiło rozwój składników komórkowych wyższych istot żywych. W ten sposób, zdaniem zwolenników teorii, w toku ewolucji powstawało coraz bardziej złożone życie.

Tak więc pierwotnie składniki ludzkich komórek wracają do pierwotniaków. Zgodnie z tą teorią eukarionty pojawiły się dopiero wtedy, gdy prokariotyczne organizmy prekursorowe weszły w symbiozę. W szczególności uważa się, że bakterie chemotroficzne i fototroficzne zostały wchłonięte przez inne komórki prokariotyczne archeonów w czasie fagocytozy.

Zamiast je strawić, komórki prokariotyczne zatrzymały je w środku, gdzie stały się endosymbiontami. Uważa się, że te endosymbionty rozwinęły się w organelle komórkowe w komórkach gospodarza. Komórka gospodarza i zawarte w niej organelle odpowiadają eukariontom. Organelle komórkowe mitochondriów i plastydów nadal mają te cechy do dziś.

Ponieważ eukarionty istnieją również bez opisanych organelli, składniki te musiały albo zostać wycofane, albo teoria nie ma zastosowania.

Funkcja i zadanie

Teoria endosymbiotyczna określa rozwój mitochondriów i plastydów w organizmach prokariotycznych. Mówi się, że organizmy jednokomórkowe weszły w endosymbiozę z innymi komórkami i nadal żyją w komórce gospodarza. Do dziś nauka widzi, że pierwotniaki pełzakowe przejmują cyjanobakterie, które nadal w nich żyją. Takie obserwacje wydają się potwierdzać teorię endosymbiotyczną.

W toku ewolucji, zgodnie z teorią endosymbiotyczną, dwa organizmy powinny stać się wzajemnie zależne, tak aby żaden z partnerów nie mógł przetrwać bez drugiego. Uważa się, że wynikająca z tego endosymbioza spowodowała utratę części materiału genetycznego, który nie jest już potrzebny organellom. Mówi się, że poszczególne kompleksy białkowe w organellach składały się częściowo z jednostek kodowanych przez jądro, a częściowo z jednostek kodowanych w mitochondriach.

Według analiz genomicznych plastydy pochodzą z cyjanobakterii, podczas gdy mitochondria są związane z tlenowymi proteobakteriami. Nauka określa endosymbiozę między eukariotami i prokariotami jako pierwotną endosymbiozę. Jeśli organelle komórkowe powstały w wyniku spożycia eukariota z wcześniej doświadczonym zdarzeniem pierwotnej endosymbiozy, mówimy o endosymbiozie wtórnej.

Pierwotne plastydy leżą w dwóch błonach otoczkowych, które zgodnie z teorią odpowiadają błonom wchłoniętym cyjanobakterii. Mówi się, że w ten sposób rozwinęły się trzy typy pierwotnych plastydów, a zatem trzy linie organizmów autotroficznych. Na przykład jednokomórkowe algi z Glaucocystaceae zawierają plastydy sinic, podobnie jak krasnorosty. Glony zielone i rośliny wyższe zawierają najbardziej rozwinięte plastydy, czyli chloroplasty. Wtórne plastydy mają trzy lub cztery błony pokrywające. Obecnie znane są wtórne endosymbiozy między zielonymi algami a eukariontami, tak że Euglenozoa i Chlorarachniophyta mogły wchłonąć pierwotne endosymbionty niezależnie od siebie.

Choroby i dolegliwości

Jeśli teoria endosymbiotyczna jest prawidłowa, jak sugeruje obecny stan badań, wszystkie kompleksy komórek roślinnych, zwierzęcych, a więc i ludzkich, mają swój początek w fuzji prokariotów. Człowiek miałby prokariota, którym mógłby podziękować za życie.

Jednak prokarionty są również odpowiedzialne za liczne choroby w kontakcie z ludźmi. W tym kontekście należy odnieść się na przykład do wartości chorobowej Proteobacteria, które są szczególnie istotne w teorii endosymbiontów. Wiele bakterii z tego działu jest uważanych za patogeny. Dotyczy to na przykład Helicobacter pylori, bakterii w kształcie pałeczki, która kolonizuje ludzki żołądek. Infekcja Helicobacter pylori z częstością 50 procent jest często jedną z najczęstszych przewlekłych infekcji bakteryjnych na świecie. Ponad 30 milionów ludzi jest zarażonych bakterią, ale tylko od 10 do 20 procent wszystkich zakażonych osób ma objawy.

Głównymi objawami są wrzody trawienne, które mogą wpływać na żołądek lub dwunastnicę. Ogólnie rzecz biorąc, zakażenia bakterią są odpowiedzialne za cały szereg chorób żołądka, zwłaszcza za te, które objawiają się zwiększonym wydzielaniem kwasu żołądkowego. Dlatego oprócz wrzodów żołądka i dwunastnicy bakteria może być prawdopodobnie zaangażowana w zapalenie żołądka typu B.

Badanie w kierunku zakażenia bakteryjnego proteobacterium jest obecnie częścią standaryzowanej diagnostyki chorób żołądka. Oprócz wymienionych chorób, przewlekłe zakażenie bakterią jest obecnie klasyfikowane jako czynnik ryzyka raka żołądka. To samo dotyczy chłoniaka MALT.

Wydaje się również, że istnieje związek między infekcją a chorobami, takimi jak idiopatyczna przewlekła pokrzywka (pokrzywka), przewlekła małopłytkowość immunologiczna, niedokrwistość z niedoboru żelaza i choroba Parkinsona.

Helicobacter pylori został tutaj omówiony tylko jako przykład. Liczne inne prokarioty są związane z wartością choroby i są uważane za patogeny dla ludzi, zwierząt i roślin.