Endosimbioottinen teoriahistoria, mitä ehdottaa, esimerkkejä

Se endosimbioottinen teoria Oenosimbioosi (endo, sisä- ja symbioosi, Elä yhdessä) nostaa eukaryooteissa läsnä olevien eri organelien alkuperän esi -isien prokaryootien välisistä symbioottisista suhteista.

Tässä suhteessa prokaryota oli suurempi kokoinen. Lopulta pienin organismi ei pilkottu, vaan selvisi ja sisällytettiin vieraansa sytoplasmaan.

Endosimbioottinen teoria pyrkii selittämään eukaryoottisten organelien, kuten kloroplastien, alkuperä. Lähde: Pixabay.com

Evoluutio jatkuvuuden tapahtumiseksi molemmilla organismeilla oli oltava samanlaisia ​​replikaatioaikoja. Synkronoidun jaon seurauksena on, että vieraan jälkeläiset sisälsivät symbiootti -organismin.

Siksi ehdotetaan, että kloroplastit ovat seurausta heterotrofisen organismin endosimbioosista ja syanobakteereista, joista ajan myötä tuli plastidium. Samoin spekuloidaan, että mitokondrioilla on evoluutio-alkuperänsä alfa-proteobakteeriryhmässä.

Vaikka nämä ideat alkoivat harjoitella useiden 1800 -luvun tutkijoiden mielessä, Lynn Margulis jatkoi, muokattiin ja tuki kunnolla 60 -luvun puolivälissä.

Jotkut tämän teorian todisteista ovat organelien ja bakteerien samankaltaisuus koon, genomin organisaation, ribosomien rakenteen ja molekyylihomologian suhteen.

[TOC]

Historia

1900-1920: Meschkowsky, Portier ja Wallien-panokset

Useimmille biologeille endosimbioottinen teoria liittyy heti Lynn Margulisiin. Useat tutkijat ennen kuin Margulis ehdottivat alkavia hypoteeseja selittämään eukaryoottisten organelien alkuperää.

Ensimmäiset endosimbioottisiin teorioihin liittyvät ideat johtuvat Venäjän kasvitieteestä Konstantin Mereschkowsky, joka kuvasi muun muassa plastidien alkuperästä (kasvien organelit, jotka sisältävät mm. Kloroplastit, kromoplastit, amyloplasti) vuonna 1905.

Tämän kirjoittajan lähestymistapa koostuu pohjimmiltaan symbioottisesta tapahtumasta "vähentyneen" syanobakteerien ja vieraan välillä. Vaikka ajatus tutkijan Mereschkowsky oli toistaiseksi innovatiivinen, hän ei antanut selitystä muiden eukaryoottisten organelien alkuperästä.

Vuonna 1918 ranskalainen biologi Paul Portier huomasi tietyn samankaltaisuuden bakteerien ja mitokondrioiden välillä. Vaikka ideoita oli oikealla tiellä, kirjoittaja ehdotti mitokondrioiden viljelyä solujen ulkopuolella, hänen kollegansa hylkäsivät metodologian.

20 -luvun puolivälissä mitokondrioiden alkuperää jatkettiin Yhdysvaltain Ivan Wallinin biologi, joka oli vakuuttunut siitä, että nämä organelit olivat prokaryoottisten organismien jälkeläisiä.

Valitettavasti Wallin ei löytänyt uskottavaa mekanismia korotetulle muutokselle, joten endosimbioottinen teoria unohdettiin muutaman vuoden ajan.

1960: Lynn Margulis -osuudet

Vasta 60 -luvulla Bostonin yliopiston nuori tutkija nimeltä Lynn Margulis ehdottaa endosimbioottista teoriaa melko vankassa, sytologisen, biokemian ja paleontologisen todisteen perusteella.

Voi palvella sinua: Chocolate Agar

Tällä hetkellä endosimbioottinen teoria hyväksytään normaalisti, mutta Margulisin aikana heidän ideoitaan käsiteltiin huomattavalla skeptisyydellä - mikä aiheutti heidän työnsä hylkäämisen yli 15 tieteelliselle lehdelle.

Mikä ehdottaa endosimbioottista teoriaa?

Ensimmäisen prokaryoottisen solun alkuperä juontaa juurensa yli 3.5 miljardia vuotta ja pysyi tällä tavalla noin 1.Vielä 5 miljardia vuotta. Tämän ajallisen ajanjakson jälkeen oletetaan, että ensimmäiset eukaryoottiset solut ilmestyivät, niiden monimutkaisuuden, ytimen ja organellien läsnäolon perusteella.

Biologian sisällä yksi tärkeimmistä aiheista on eukaryoottisen solun alkuperä ja kehitys, ja yksi teorioista, jotka pyrkivät selittämään, on endosimbioottinen teoria.

Tämä ehdottaa prokaryoottisten organismien välisten symbioositapahtumien alkuperää, jotka ajan myötä integroitiin ajan myötä ja sitoninen runko väheni ja siitä tuli suurimman suurimman sytoplasminen komponentti suurimmasta.

Yksi endosimbioottisen teorian seurauksista on geenien horisontaalinen siirto symbioottiseen assosiaatioon osallistuvien prokaryoottisten organismien keskuudessa, uudesta "organelesta" isäntä -ydingenomiin.

Todiste

Seuraavaksi esittelemme sarjan yleistä näyttöä, joka tukee endosimbioottista teoriaa:

Koko

Eukaryootien koko (kutsu kloroplastit tai mitokondriot) on melko samanlainen kuin nykyisten bakteeri -organismien koko.

Ribosomit

Yksi arvostetuimmista eroista eukaryotin ja prokaryootien välillä on suurten ja pienten alayksiköiden kooltaan, jotka muodostavat ribosomit - proteiinisynteesiin osallistuvat rakenteelliset erot.

Kloroplastien ja mitokondrioiden sisällä on ribosomit ja ne osoittavat eubakteereissa kuvattujen ribosomien piirteet.

Geneettinen materiaali

Sekä kloroplastille että mitokondrioille on ominaista esitellä omaa ympyrägenomia - prokaryoottina organismeina.

Mitokondriogenomi

Mitokondriogenomi muodostuu geeneistä, jotka koodaavat pienelle määrälle ribosomaalisia RNA: ita ja siirto -RNA: ta, jotka osallistuvat kyseisten organelleproteiinien synteesiin.

Suurin osa rakenteellisista proteiineista ja mitokondriaalisista entsyymeistä koodataan ydingeneettisessä materiaalissa sijaitsevilla geeneillä.

Mitokondriaalisen genomin organisointi vaihtelee laajasti eukaryoottisten linjojen välillä. Esimerkiksi ihmisessä mitokondriaalinen genomi on pyöreä molekyyli, jossa on noin 16.569 emäsparia, jotka koodaavat kahdelle ribosomaaliselle RNA: lle, 22 siirto -RNA: lle ja vain 13 proteiinia.

Kloroplastien genomi

Päinvastoin kuin mitokondriaalinen genomi, kloroplastien genomi hiukan suurempana ja sisältää tarvittavat tiedot noin 120 proteiinin synteesiä varten.

Se voi palvella sinua: hydrolaasit: rakenne, toiminnot, esimerkit

Organellien genomin seuraukset

Kloroplastien ja mitokondrioiden erityinen jakotapa osoittaa ei -mandelian kuvion. Toisin sanoen lisääntyminen tapahtuu sen lisääntymisen kautta (kuten bakteereissa) eikä solun synteesillä Novo.

Tämä ilmiö tapahtuu ainutlaatuisen geneettisen materiaalin olemassaolon vuoksi, jota emme löydä solun ytimestä. Äitien linja perii mitokondriot ja suurimmassa osassa seksuaalisen lisääntymisen kasveja klooriplastit myötävaikuttavat tsygootin muodostumiseen äidin kasvin muodostumisessa.

Molekyyli homologiat

Geenien sekvensoinnin ansiosta se on ollut todiste.

Mitokondrio-DNA-sekvenssit ovat selvästi samanlaisia ​​kuin sekvenssit, jotka löytyvät tietyistä bakteeriryhmistä, joita kutsutaan alfa-proteobakteeriksi. Tämä näyttö osoittaa, että endosimbioottiseen tapahtumaan osallistuneet mahdolliset organismit olivat esi-isien alfa-acestral.

Sitä vastoin kloroplastien sekvenssit näyttävät läheisesti liittyvän syanobakteereihin, ryhmä eubakteereja entsymaattisten koneiden kanssa, jotka ovat tarpeen fotosynteettisten reaktioiden suorittamiseksi.

Mitokondrioiden alkuperä

Nykyinen mitokondriat olisivat voineet syntyä tapahtumassa, joka tapahtui välillä 1 ja 1.5 miljardia vuotta, jolloin suuri anaerobinen solu valloitti pienemmät aerobiset bakteerit, entsymaattisten koneiden kanssa, jotka ovat tarpeen oksidatiiviseen fosforylaatioon.

Aerobinen runko tarjosi vieraalleen kyvyn tuottaa enemmän ATP: tä jokaiselle hajotetulle orgaaniselle molekyylille.

Koska endosimbioottinen teoria voitti hyväksynnän tiedeyhteisössä, symbioosiin osallistuvien esi -isien taksonomista identiteettiä keskusteltiin kovasti.

Nykyään ajatus siitä, että suuri vieras oli arkea ja Engulf -organismit (kuten aiemmin mainittiin), oli alfa -proteobakteerit - vaikka jotkut teorian muunnelmat ehdottavat anaerobisia bakteereja, koska mitokondrioiden anaerobisia muotoja on useita, kuten vetyosomeja.

Plastidosin alkuperä

Ensisijaisten plastidien alkuperä

Vaikka 60 -luvun lopulla symbioottista teoriaa tukivat vankat todisteet useilta biologian aloilta, vasta 90 -luvulla, kun sekvensointi- ja bioinformaattisen prosessoinnin tekniikoiden nopea edistys osoittavat todisteita molekyylitasolla.

Molekyylifylogenioihin perustuvat vertailevat tutkimukset. Lisäksi he osoittivat geenien siirron endosimbiont -genomista isäntä -ydingenomiin.

Voi palvella sinua: agar m.R -.S: Mikä on, perusta, valmistelu, käyttää

Arvioidaan, että ensimmäisten plastidien perustaminen tapahtui 1.5 miljardia vuotta, vaikka väliaikainen luku on edelleen kiistanalainen tutkijoiden keskuudessa.

Toissijaisten plastidien alkuperä

Vaikka esivanhempien syanobakteerien perustaminen prokaryoottiseen vieraana selittää ensisijaisten plastidien alkuperän, evoluutiohistoriasta tulee monimutkainen, kun se pyrkii selittämään toissijaisten muovien alkuperä.

Näille sekundaarisille muodolle on ominaista ylimääräisten kalvojen, ts. Yksi tai kaksi kalvoa Lisäominaisuuksia kahdelle kalvolle, jotka yleensä ympäröivät organelia. Tämä membraanien lukumäärä vaikeuttaa tulkintaa, koska jos esi -isien prokaryota sika, syanobakteerit eivät saa kolmea tai neljää kalvoa.

Siksi nerokas vastaus tähän evoluutioongelmaan oli ehdottaa useita endosimbioositapahtumia. Tässä yhteydessä toinen vieraana oli kasvisolu, jolla oli olemassa plastidium, ja lopulta alennettiin plastidiumiksi.

Joissakin tapauksissa syntyy kolmas endosimbioottinen tapahtuma. Kirjallisuudessa keskustellaan symbioosin lukumäärästä ja isännän luonteesta, vaikka on olemassa empiiristä näyttöä, joka tukee ajatusta useista endosimbioositapahtumista.

Viitteet

1. Anderson, P. W -. (1983). Ehdotettu malli prebioottiselle evoluutiolle: kaaoksen käyttö. Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 80(11), 3386-3390.
2. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, B. JA. (2003). Biologia: Elämä maan päällä. Pearson -koulutus.
3. Campbell, a. N., & Reece, J. B -. (2005). biologia. Pan -american lääketieteellinen toimitus.
4. Chan, c. X. & Bhattacharya, D. (2010) Plastidien alkuperä. Nature Education 3 (9): 84.
5. Minä, m. (2007). Biologia 1: Konstruktivistinen lähestymistapa. Pearson -koulutus.
6. Harmaa, m. W -. (2017). Lynn Margulis ja endosymbionnt -hypoteesi: 50 vuotta myöhemmin. Solumolekyylin biologia, 28(10), 1285-1287.
7. HOGEWEG, P., & Takeuchi, n. (2003). Monitasoinen valinta prebioottisen evoluution malleissa: osastot ja alueellinen itseorganisaatio. Elämän alkuperä ja biosfäärin kehitys, 33(4-5), 375-403.
8. Kaista, n. (2017). Sarja -endosymbioosi tai yksittäinen tapahtuma eukaryootien alkuperässä?. Teoreettisen biologian lehti, 434, 58-67.
9. Lazcano, a., & Miller, S. Lens. (1996). Elämän alkuperä ja varhainen kehitys: prebioottinen kemia, pre-RNA-maailma ja aika. Solu, 85(6), 793-798.
10. Margulis, l. (2004). Endosymbioottinen teoria (sarja) ja yhdistelmä yksilöllisyyssarja. Mikrobiologia tänään, 31(4), 172-175.
11. Schrum, J. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W -. (2010). Solujen elämän alkuperä. Cold Spring Harbor -näkymät biologiassa, A002212.
12. Stano, P., & Mavelli, f. (2015). Protocells -malleja elämän alkuperästä ja synteettisestä biologiasta. Elämä, 5(4), 1700-1702.