Sejarah teori endosimbiotik, apa yang dicadangkan, contohnya

The Teori endosimbiotik Oendosimbiosis (Endo, di dalam dan simbiosis, hidup bersama) menimbulkan asal -usul organel yang berbeza yang terdapat dalam eukariota dari hubungan simbiotik antara prokariot nenek moyang.

Dalam hubungan ini, prokaryota diliputi oleh saiz yang lebih besar. Akhirnya, organisma terkecil tidak dicerna, tetapi terselamat dan dimasukkan ke dalam sitoplasma tetamunya.

Teori endosimbiotik bertujuan untuk menjelaskan asal usul organel eukariotik, seperti kloroplas. Sumber: Pixabay.com

Untuk berlaku kesinambungan evolusi, kedua -dua organisma harus mempunyai masa replikasi yang sama. Akibat dari pembahagian yang disegerakkan adalah bahawa keturunan tetamu mengandungi organisma symbiote.

Oleh itu, adalah dicadangkan bahawa kloroplas adalah hasil daripada endosimbiosis antara organisma heterotropik dan sianobakteria yang, dari masa ke masa menjadi plastidium. Begitu juga, berspekulasi bahawa mitokondria mempunyai asal evolusi mereka dalam kumpulan alpha-proteobakteria.

Walaupun idea -idea ini mula melatih dalam minda beberapa saintis pada abad kesembilan belas, ia disambung semula, diubahsuai dan disokong dengan betul pada pertengahan tahun -60 oleh Lynn Margulis.

Beberapa bukti teori ini adalah persamaan antara organel dan bakteria dari segi saiz, organisasi genom, struktur ribosom dan homologi molekul.

[TOC]

Sejarah

1900-1920: Sumbangan Meschkowsky, Portier dan Wallien

Bagi kebanyakan ahli biologi, teori endosimbiotik dikaitkan dengan Lynn Margulis. Walau bagaimanapun, beberapa saintis sebelum Margulis mencadangkan hipotesis awal untuk menjelaskan asal -usul organel eukariotik.

Idea pertama yang berkaitan dengan teori endosimbiotik dikaitkan dengan ahli botani Rusia Constantin Mereschkowsky, yang membuat penerangan tentang asal -usul plastid (organel tumbuhan yang termasuk kloroplas, kromoplas, amiloplas, antara lain) pada tahun 1905.

Pendekatan pengarang ini pada dasarnya terdiri daripada peristiwa simbiotik antara sianobakteria "dikurangkan" dan tetamu. Walaupun pemikiran saintis Mereschkowsky adalah inovatif untuk masa itu, dia tidak memberikan penjelasan mengenai asal usul organel eukaryotic yang lain.

Pada tahun 1918, ahli biologi Perancis Paul Portier melihat persamaan tertentu antara bakteria dan mitokondria. Walaupun idea berada di landasan yang betul, penulis mencadangkan penanaman mitokondria di luar sel, metodologi yang ditolak oleh rakan -rakannya.

Pada pertengahan tahun 20 -an, asal -usul mitokondria dilanjutkan oleh ahli biologi dari Amerika Syarikat Ivan Wallin, yang yakin bahawa organel -organel ini adalah keturunan organisma prokariotik.

Malangnya, Wallin tidak menemui mekanisme yang munasabah untuk transformasi yang dibangkitkan, jadi teori endosimbiotik dilupakan selama beberapa tahun.

1960: Sumbangan Lynn Margulis

Tidak sampai 60 -an ketika seorang penyelidik muda di Universiti Boston bernama Lynn Margulis mencadangkan teori endosimbiotik dalam cukup mantap, berdasarkan bukti sitologi, biokimia dan paleontologi.

Boleh melayani anda: Coklat agar

Pada masa ini, teori endosimbiotik diterima secara normal, tetapi pada masa Margulis idea mereka dirawat dengan keraguan yang ditandai - yang menyebabkan penolakan kerja mereka selama lebih dari 15 jurnal saintifik.

Apa yang mencadangkan teori endosimbiotik?

Asal sel prokariotik pertama bermula lebih dari 3.5 bilion tahun, dan kekal dengan cara ini selama kira -kira 1.Tambahan 5 bilion tahun. Selepas tempoh temporal ini, dianggap bahawa sel -sel eukariotik pertama muncul, dikenal pasti oleh kerumitan mereka, kehadiran teras dan organel.

Dalam Biologi, salah satu topik yang paling penting ialah asal dan evolusi sel eukariotik, dan salah satu teori yang bertujuan untuk menjelaskan adalah teori endosimbiotik.

Ini mencadangkan asal -usul organel dari peristiwa simbiosis antara organisma prokariotik nenek moyang, yang dari masa ke masa telah diintegrasikan dan badan yang diliputi dikurangkan dan menjadi komponen sitoplasma yang terbesar.

Salah satu akibat dari teori endosimbiotik adalah pemindahan gen mendatar di kalangan organisma prokariotik yang terlibat dalam persatuan simbiotik, dari "organelle" baru kepada genom nuklear tuan rumah.

Bukti

Seterusnya kami akan membentangkan satu siri bukti umum yang menyokong teori endosimbiotik:

Saiz

Saiz eukariot (panggilan kloroplas atau mitokondria) agak serupa dengan organisma bakteria semasa.

Ribosom

Salah satu perbezaan yang paling terkenal antara eukaryot dan prokariot berada dalam saiz subunit besar dan kecil yang membentuk ribosom - struktur yang terlibat dalam sintesis protein.

Kloroplas dan mitokondria mempunyai ribosom di dalam dan ini mempamerkan ciri -ciri ribosom yang diterangkan dalam eubacteria.

Bahan genetik

Kedua -dua kloroplas dan mitokondria dicirikan dengan menyampaikan genom bulat mereka sendiri - sebagai organisma prokariotik.

Mitokondria Genome

Genom mitokondria terbentuk daripada gen yang menyandarkan sebilangan kecil RNA ribosom dan pemindahan RNA yang terlibat dalam sintesis protein organelle yang dipersoalkan.

Sebilangan besar protein struktur dan enzim mitokondria dikodkan oleh gen yang tinggal dalam bahan genetik nuklear.

Organisasi genom mitokondria berbeza -beza antara keturunan eukariotik. Dalam manusia, sebagai contoh, genom mitokondria adalah molekul bulat yang menempatkan kira -kira 16.569 Pasangan asas yang menyandarkan untuk dua RNA ribosom, 22 pemindahan RNA dan hanya 13 protein.

Genom chloroplast

Berbeza dengan genom mitokondria, kloroplas dalam sedikit lebih besar dan mengandungi maklumat yang diperlukan untuk sintesis kira -kira 120 protein.

Ia boleh melayani anda: hidrolase: struktur, fungsi, contoh

Akibat dari genom organel

Mod bahagian kloroplas dan mitokondria yang unik menunjukkan corak bukan -mendelian. Iaitu, pembiakan berlaku melalui pembiakannya (seperti dalam bakteria) dan bukan oleh sintesis selular daripada Novo.

Fenomena ini berlaku kerana kewujudan bahan genetik yang unik yang kita tidak dapati di teras sel. Mitokondria diwarisi oleh garis ibu dan sebahagian besar tumbuhan dengan pembiakan seksual, kloroplas disumbangkan kepada zigot dalam pembentukan oleh tumbuhan ibu.

Homologi molekul

Terima kasih kepada penjujukan gen, ia telah menjadi bukti.

Urutan DNA mitokondria adalah serupa dengan urutan yang terdapat dalam kumpulan bakteria tertentu yang disebut alpha-proteobacteria. Bukti ini menunjukkan bahawa kemungkinan organisma yang mengambil bahagian dalam peristiwa endosimbiotik adalah alpha-asal nenek moyang.

Sebaliknya, urutan chloroplast seolah -olah berkait rapat dengan cyanobacteria, sekumpulan eubacteria dengan jentera enzimatik yang diperlukan untuk menjalankan reaksi fotosintesis.

Asal mitokondria

Mitokondria semasa boleh muncul oleh peristiwa yang berlaku antara 1 dan 1.5 bilion tahun, di mana sel anaerobik besar menelan bakteria aerobik yang lebih kecil, dengan jentera enzimatik yang diperlukan untuk fosforilasi oksidatif.

Badan aerobik memberikan tetamu keupayaan untuk menjana lebih banyak ATP untuk setiap molekul organik yang terdegradasi.

Oleh kerana teori endosimbiotik memenangi penerimaan dalam komuniti saintifik, identiti taksonomi organisma nenek moyang yang terlibat dalam simbiosis dibincangkan dengan sukar.

Hari ini, idea bahawa tetamu besar adalah arcea dan organisma engulf (seperti yang dinyatakan sebelum ini) adalah alpha -proteobacteria - walaupun beberapa varian teori mencadangkan kepada bakteria anaerobik, kerana terdapat beberapa bentuk mitokondria anaerobik seperti hidrogenosomes seperti hidrogenosomes seperti hidrogenosomes seperti hidrogenosomes.

Asal plastidos

Asal plastid utama

Walaupun pada akhir tahun 60 -an teori simbiotik disokong oleh bukti yang mantap dari pelbagai bidang biologi, tidak sampai 90 -an ketika kemajuan pesat dalam teknik penjujukan dan pemprosesan bioinformatik menunjukkan bukti di peringkat molekul.

Kajian perbandingan berdasarkan phylogenias molekul yang diuruskan. Di samping itu, mereka menunjukkan pemindahan gen dari genom endosimbiont ke genom nuklear tuan rumah.

Boleh melayani anda: agar m.R.S: Apa, asas, penyediaan, kegunaan

Dianggarkan bahawa penubuhan plastid pertama berlaku 1.5 bilion tahun, walaupun angka sementara tetap kontroversial di kalangan saintis.

Asal plastid sekunder

Walaupun penubuhan sianobakteria nenek moyang dalam tetamu prokariotik menerangkan asal -usul plastid utama, sejarah evolusi menjadi rumit apabila ia bertujuan untuk menjelaskan asal -usul plastik sekunder yang kita dapati dalam beberapa organisma fotosintesis.

Plastri sekunder ini dicirikan oleh kehadiran membran tambahan, iaitu, satu atau dua membran Ciri-ciri tambahan ke dua membran yang biasanya mengelilingi organelle. Jumlah membran ini merumitkan tafsiran itu, kerana jika prokaryota nenek moyang, sianobakteria tidak akan memperoleh tiga atau empat membran.

Oleh itu, tindak balas yang bijak terhadap masalah evolusi ini adalah untuk mencadangkan pelbagai peristiwa endosimbiosis. Dalam konteks ini, sel tumbuhan dengan plastidium sedia ada diliputi oleh tetamu kedua, dan akhirnya dikurangkan menjadi plastidium.

Dalam beberapa kes, peristiwa endosimbiotik ketiga timbul. Bilangan simbiosis dan sifat tuan rumah dibincangkan dalam kesusasteraan, walaupun terdapat bukti empirikal yang menyokong idea pelbagai peristiwa endosimbiosis.

Rujukan

1. Anderson, ms. W. (1983). Mencadangkan model untuk evolusi prebiotik: penggunaan kekacauan. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 80(11), 3386-3390.
2. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. Dan. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
3. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). Biologi. Pan -American Editorial.
4. Chan, c. X. & Bhattacharya, D. (2010) asal plastid. Pendidikan Alam 3 (9): 84.
5. Julat, m. (2007). Biologi 1: Pendekatan Konstruktivis. Pendidikan Pearson.
6. Kelabu, m. W. (2017). Lynn Margulis dan Hipotesis Endosymbionnt: 50 tahun kemudian. Biologi molekul sel, 28(10), 1285-1287.
7. Hogeweg, ms., & Takeuchi, n. (2003). Pemilihan bertingkat dalam model evolusi prebiotik: petak dan organisasi diri spatial. Asal -usul kehidupan dan evolusi biosfera, 33(4-5), 375-403.
8. Lane, n. (2017). Endosymbiosis bersiri atau peristiwa tunggal di asal eukariota?. Jurnal Biologi Teori, 434, 58-67.
9. Lazcano, a., & Miller, s. L. (Sembilan belas sembilan puluh enam). Asal dan Evolusi Awal Kehidupan: Kimia Prebiotik, Dunia Pra-RNA, dan Masa. Sel, 85(6), 793-798.
10. Margulis, l. (2004). Teori Endosymbiotik (SET) dan Siri Keistimewaan Komposit. Mikrobiologi hari ini, 31(4), 172-175.
11. Schrum, j. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). Asal -usul kehidupan selular. Perspektif Pelabuhan Spring Cold dalam Biologi, A002212.
12. Stano, ms., & Mavelli, f. (2015). Model Protocells dalam Asal Kehidupan dan Biologi Sintetik. Hidup, 5(4), 1700-1702.