Zgodovina teorije endosimbiotske teorije, kaj predlaga, primeri

The Endosimbiotična teorija oendosimbioza (endo, v notranjosti in simbioza, živeti skupaj) dviguje izvor različnih organelov, ki so prisotne v evkariotih, od simbiotskih odnosov med predničnimi prokarioti.

V tem razmerju je prokariota zajela večja velikost. Sčasoma najmanjši organizem ni bil prebavljen, ampak je preživel in bil vključen v citoplazmo svojega gosta.

Endosimbiotska teorija želi razložiti izvor evkariontskih organelov, kot so kloroplasti. Vir: Pixabay.com

Da bi prišlo do evolucijske kontinuitete, sta morala oba organizma imeti podobne čase podvajanja. Posledica sinhronizirane delitve je, da so potomci gosta vsebovali simbiotski organizem.

Tako se predlaga, da so kloroplasti posledica endosimbioze med heterotrofnim organizmom in cianobakterij, ki so sčasoma postali plastidij. Podobno se ugiba, da imajo mitohondriji svoj evolucijski izvor v skupini alfa-proteobakterij.

Čeprav so te ideje začele trenirati v glavah več znanstvenikov iz devetnajstega stoletja, so jo Lynn Margulis sredi 60 -ih nadaljevali, spreminjali in podprli.

Nekateri dokazi te teorije so podobnost med organeli in bakterijami glede na velikost, organizacijo genoma, strukturo ribosomov in molekularno homologijo.

[TOC]

Zgodovina

1900-1920: Prispevki Meschowsky, Portier in Wallien

Za večino biologov je endosimbiotska teorija takoj povezana z Lynn Margulis. Vendar je več znanstvenikov pred Margulisom predlagalo začetne hipoteze, da bi razložilo izvor evkariontskih organelov.

Prve ideje, povezane z endosimbiotskimi teorijami, pripisujejo ruskemu botaniku Constantinu Meresckowskyju, ki je v letu 1905 opisal izvor plastidov (organele rastlin, ki vključujejo kloroplaste, kromoplaste, amiloplast) v letu 1905).

Ta avtorjev pristop je v bistvu sestavljen iz simbiotskega dogodka med "zmanjšanimi" cianobakterijami in gostom. Medtem ko je bila misel na znanstvenika Meresckowsky za zdaj inovativna, ni dal razlage za izvor drugih evkariontskih organel.

Leta 1918 je francoski biolog Paul Portier opazil določeno podobnost med bakterijami in mitohondriji. Čeprav so bile ideje na pravi poti, je avtor predlagal gojenje mitohondrijev zunaj celic, metodologijo, ki so jo zavrnili njegovi kolegi.

Sredi 20. stoletja je izvor mitohondrijev razširil biolog iz ZDA Ivan Wallin, ki je bil prepričan, da so ti organeli potomci prokariotskih organizmov.

Na žalost Wallin ni našel verodostojnega mehanizma za dvignjeno preobrazbo, zato je bila endosimbiotska teorija nekaj let pozabljena.

1960: Prispevki Lynn Margulis

Šele v 60. letih, ko mladi raziskovalec z univerze v Bostonu z imenom Lynn Margulis predlaga endosimbiotsko teorijo v precej robustni, ki temelji na citoloških, biokemiji in paleontoloških dokazih.

Vam lahko postreže: čokoladni agar

Trenutno je endosimbiotska teorija sprejemana normalno, toda v času Margulisa so se njihove ideje obravnavale z izrazito skepticizmom - kar je povzročilo zavrnitev njihovega dela za več kot 15 znanstvenih revij.

Kaj predlaga teorijo endosimbiotika?

Izvor prve prokariotske celice sega več kot 3.5 milijard let in je na ta način ostal približno 1.Dodatnih 5 milijard let. Po tem časovnem obdobju se domneva, da so se pojavile prve evkariontske celice, ki so jih identificirale po njihovi zapletenosti, prisotnosti jedra in organelov.

Znotraj biologije je ena najpomembnejših tem izvor in evolucija evkariontske celice, ena od teorij, ki si želi razložiti, pa je endosimbiotska teorija.

To predlaga izvor organelov iz simbioznih dogodkov med prokariotskimi organizmi prednikov, ki so se sčasoma integrirali in zajeto telo zmanjšali in postali citoplazemski sestavni del največjega največjega.

Ena od posledic endosimbiotske teorije je horizontalni prenos genov med prokariotskimi organizmi, ki sodelujejo v simbiotskem združenju, od nove "organele" do gostiteljskega jedrskega genoma.

Dokaze

Nato bomo predstavili vrsto splošnih dokazov, ki podpirajo endosimbiotsko teorijo:

Velikost

Velikost evkariotov (klic kloroplastov ali mitohondrijev) je precej podobna kot pri sedanjih bakterijskih organizmih.

Ribosomi

Ena najbolj cenjenih razlik med evkariotom in prokarioti je v velikosti velikih in majhnih podenot, ki sestavljajo ribosome - strukturne, ki sodelujejo v sintezi beljakovin.

Kloroplasti in mitohondriji imajo v notranjosti ribosome in ti imajo značilnosti ribosomov, opisanih v eubakterijah.

Genetski material

Za kloroplaste in mitohondrije je značilno, da predstavljajo svoj krožni genom - kot prokariotski organizmi.

Genom mitohondrije

Genom mitohondrije je oblikovan iz genov, ki kodirajo za majhno število ribosomskih RNA in prenosne RNA, ki so vključene v sintezo zadevnih beljakovin organela.

Velika večina strukturnih beljakovin in mitohondrijskih encimov je kodirana z geni, ki prebivajo v jedrskem genetskem materialu.

Organizacija mitohondrijskega genoma se med evkariontskimi rodovi močno razlikuje. Na primer pri človeku je mitohondrijski genom krožna molekula, v kateri je približno 16.569 osnovnih parov, ki kodirajo za dve ribosomski RNA, 22 prenosne RNA in samo 13 beljakovin.

Genom kloroplasta

V nasprotju z mitohondrijskim genomom je kloroplasta nekoliko večja in vsebuje potrebne informacije za sintezo približno 120 beljakovin.

Lahko vam služi: hidrolaze: struktura, funkcije, primeri

Posledice genoma organelov

Poseben način delitve kloroplastov in mitohondrijev kaže ne -medelijski vzorec. To pomeni, da se razmnoževanje zgodi z njegovo reprodukcijo (kot pri bakterijah) in ne s celično sintezo od Nove.

Ta pojav se pojavi zaradi obstoja edinstvenega genetskega materiala, ki ga ne najdemo v jedru celice. Mitohondrije podedujejo materina linija in v veliki večini rastlin s spolno razmnoževanje, kloroplasti prispevajo k zigoti v tvorbi matične rastline.

Molekularne homologije

Zahvaljujoč zaporedju genov so bili to dokazi.

Sekvence DNK mitohondrije so izrazito podobne sekvencam, ki jih najdemo v specifični skupini bakterij, imenovanih alfa-proteobakterije. Ti dokazi kažejo, da je bil možni organizem, ki je sodeloval v endosimbiotskem dogodku.

V nasprotju s tem se zdi, da so kloroplastične sekvence tesno povezane s cianobakterijami, skupinam eubakterij z encimskimi stroji, potrebnimi za izvajanje fotosintetskih reakcij.

Izvor mitohondrijev

Trenutni mitohondriji bi lahko nastali z dogodkom, ki se je zgodil med 1 in 1.5 milijard let, kjer je velika anaerobna celica zajela manjše aerobne bakterije z encimskimi stroji, potrebnimi za oksidativno fosforilacijo.

Aerobno telo je svojemu gostu omogočilo ustvarjanje več ATP za vsako degradirano organsko molekulo.

Ker je endosimbiotska teorija sprejela sprejemanje v znanstveni skupnosti, je bilo težko razpravljati o taksonomski identiteti organizmov prednikov.

Danes je bila ideja, da je bil velik gost arhea in etulf organizmi (kot je bilo že omenjeno), alfa -proteobakterije - čeprav nekatere različice teorije predlagajo anaerobnim bakterijam, saj obstaja več anaerobnih oblik mitohondrijev, kot so hidrogenosomi.

Izvor plastidos

Izvor primarnih plastidov

Čeprav so na koncu 60 -ih simbiotska teorija podprli z močnimi dokazi iz več bioloških področij, šele v 90. letih prejšnjega stoletja, ko hitri napredek v tehnikah zaporedja in bioinformatične obdelave kažejo dokaze na molekularni ravni.

Primerjalne študije, ki temeljijo na upravljanih molekularnih filogenijah. Poleg tega so pokazali prenos genov iz genoma Endosimbiont na jedrski genom gostitelja.

Vam lahko služi: agar m.R.S: Kaj je, temelj, priprava, uporablja

Ocenjuje se, da se je pojavila ustanovitev prvih plastidov 1.5 milijard let, čeprav začasna številka ostaja sporna med znanstveniki.

Izvor sekundarnih plastidov

Čeprav vzpostavitev cianobakterij prednikov znotraj prokariotskega gosta pojasnjuje izvor primarnih plastidov, evolucijska zgodovina postane zapletena, ko želi razložiti izvor sekundarne plastike, ki jo najdemo v nekaterih fotosintetskih organizmih.

Za te sekundarne plastije je značilna prisotnost dodatnih membran, to je ena ali dve membrani Dodatne lastnosti do dveh membran, ki običajno obkrožata organelo. To število membran zaplete razlago, saj če cianobakterije, če predniška prokariota prašiča, ne bi dobila treh ali štirih membran.

Zato je bil iznajdljiv odziv na ta evolucijski problem predlagati več dogodkov endosimbioze. V tem okviru je rastlinski celici z obstoječim plastidijem zajel drugi gost in na koncu zmanjšala na plastidij.

V nekaterih primerih se pojavi tretji endosimbiotični dogodek. V literaturi se razpravlja o številu simbioze in narave gostitelja, čeprav obstajajo empirični dokazi, ki podpirajo idejo o več dogodkih endosimbioze.

Reference

1. Anderson, str. W. (1983). Predlagani model za prebiotično evolucijo: uporaba kaosa. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 80(11), 3386-3390.
2. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. In. (2003). Biologija: življenje na zemlji. Pearson Education.
3. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biologija. Pan -american Medical uredništvo.
4. Chan, c. X. & Bhattacharya, D. (2010) Izvor plastidov. Izobraževanje narave 3 (9): 84.
5. Domet, m. (2007). Biologija 1: konstruktivistični pristop. Pearson Education.
6. Siva, m. W. (2017). Lynn Margulis in hipoteza Endosymmbionnt: 50 let kasneje. Biologija celične molekularne, 28(10), 1285-1287.
7. Hogeweg, str., & Takeuchi, n. (2003). Izbira na več ravneh v modelih prebiotične evolucije: predelki in prostorska samoorganizacija. Izvor življenja in evolucija biosfere, 33(4-5), 375-403.
8. Lane, n. (2017). Serijska endosimbioza ali edinstveni dogodek na izvoru evkariotov?. Časopis teoretične biologije, 434, 58-67.
9. Lazcano, a., & Miller, s. L. (devetnajst devetdeset šest). Izvor in zgodnja evolucija življenja: prebiotična kemija, svet pred RNA in čas. Celica, 85(6), 793–798.
10. Margulis, l. (2004). Endosimbiotska teorija (set) in sestavljena individualna serijska. Mikrobiologija danes, 31(4), 172-175.
11. Schrum, J. Str., Zhu, t. F., & Szostak, j. W. (2010). Izvor celičnega življenja. Perspektive hladnega spomladanskega pristanišča v biologiji, A002212.
12. Stano, str., & Mavelli, f. (2015). Protocelice modelov v izvoru življenja in sintetične biologije. Življenje, 5(4), 1700-1702.