Endosymbiotische Theorie

Einleitung

• Erste Lebewesen auf der Erde: Bakterien
• Entwicklung zu höheren Lebensformen zwischen 1 und 3,5 Milliarden Jahren her
• Theorie der Endosymbiose erklärt die Evolution von einfachen Organismen zu komplexen Pflanzen- und Tierzellen

Ursprung der Endosymbiose

• Begann mit zwei einzelligen Organismen
  • Größerer Organismus: möglicherweise ein Archaebakterium
  • Kleinerer Organismus: ein Alphaproteobakterium
• Der größere Organismus nutzte Wasserstoff als Energiequelle, der kleinere setzte Wasserstoff frei

Prozess der Endosymbiose

• Größere Zelle verschlang die kleinere, sicherte eine ständige Wasserstoffquelle
• Kleinerer Organismus erhielt eine zweite Membran
  • Innere Membran vom Organismus selbst
  • Äußere Membran von der Wirtszelle
• Über Millionen Jahre verlor die absorbierte Zelle ihre Selbstständigkeit
  • Viele Gene gingen verloren oder wurden in das genetische Material der Wirtszelle integriert

Entwicklung von Mitochondrien

• Die absorbierte Zelle entwickelte sich zu einem Zellorganell - einem Mitochondrium
• Mitochondrien perfektionierten die Energieproduktion
  • Liefern ATP, wertvolle Energiequelle

Bildung des Zellkerns

• Zelle bildete einen Zellkern, packte ihre DNA hinein

Aufnahme von Cyanobakterien

• Cyanobakterien können Photosynthese betreiben
  • Vorteil für die Wirtszelle
• Entwicklung zu Chloroplasten in Pflanzenzellen
• Großteil des Genoms der Cyanobakterien ging in den Zellkern über

Beweise für die Endosymbiotische Theorie

• Doppelte Membran um Mitochondrien und Chloroplasten
• Gene im Zellkern eukaryotischer Zellen stammen ursprünglich von Proteobakterien
• Chloroplasten und Mitochondrien besitzen eigenes genetisches Material in einem DNA-Ring
• Reproduktion durch Teilung, ähnlich wie Bakterien

Endosymbiose in der Evolution

• Häufig in der Evolution vorgekommen
• Einzelne Algen verschmelzen oft
• Höhere Organismen nutzen Einzeller, z.B. die Meeresschnecke Elysia chlorotica
  • Nimmt Chloroplasten von der Alge Vaucheria litorea auf

Fazit

• Endosymbiose: Eine komplizierte evolutionäre Strategie zur Entwicklung komplexer Lebensformen