Endosymbiotisk teori

Som Endosymbiotisk teori en evolusjonær biologisk hypotese er kjent som knytter utviklingen av høyere liv til endosymbiose av prokaryoter. Ideen ble først diskutert på slutten av 1800-tallet av botanikeren Schimper. Mange forskningsresultater taler nå for teorien.

Hva er den endosymbiotiske teorien?

Botanikeren Schimper publiserte først ideen om den endosymbiotiske teorien i 1883, som skulle forklare opprinnelsen til kloroplastene i arbeidet hans. Den russiske evolusjonsbiologen Konstantin Sergejewitsch Mereschkowski tok opp endosymbiont-teorien igjen på begynnelsen av 1900-tallet. Teorien ble imidlertid ikke kjent før i 1967 da den ble hentet av Lynn Margulis.

I en forenklet oppsummering sier teorien at encellede organismer ble tatt inn av andre encellede organismer i løpet av evolusjonen. Dette opptaket sies å ha muliggjort utvikling av cellekomponenter fra høyere levende vesener. På denne måten har i følge tilhengere av teorien oppstått mer og mer komplekst liv i løpet av evolusjonen.

Så opprinnelig menneskelige cellekomponenter går tilbake til protosoer. I følge teorien dukket eukaryoter bare opp når prokaryote forløperorganismer inngikk i symbioser. Spesielt sies kjemotrofiske og fototrofiske bakterier å ha blitt absorbert av andre prokaryote celler i archaea i en handling med fagocytose.

I stedet for å fordøye dem, holdt de prokaryote cellene dem inne, der de ble endosymbionter. Disse endosymbiontene sies å ha utviklet seg til celleorganeller i vertsceller. Vertscellen og organellene i den tilsvarer eukaryotene. Celleorganellene i mitokondriene og plastidene har fortsatt disse egenskapene i dag.

Siden eukaryoter også eksisterer uten at disse organellene er beskrevet, må disse komponentene enten ha blitt utfaset, eller teorien gjelder ikke.

Funksjon & oppgave

Den endosymbiotiske teorien navngir utviklingen av mitokondrier og plastider i prokaryote organismer. De encellede organismene sies å ha inngått en endosymbiose med andre celler og fortsatte å leve i vertscellen. Frem til i dag ser vitenskapen at amøbeidsprotozoer tar opp cyanobakterier som fortsetter å leve i dem. Observasjoner som disse ser ut til å støtte den endosymbiotiske teorien.

I løpet av evolusjonen, ifølge den endosymbiotiske teorien, skal to organismer ha blitt gjensidig avhengige, slik at ingen av partnerne kunne overleve uten den andre. Den resulterende endosymbiosen sies å ha fått organellene til å miste deler av arvestoffet som ikke lenger er nødvendig. De individuelle proteinkompleksene i organellene sies å ha vært dels sammensatt av kjernekodede og delvis av mitokondrialkodede enheter.

I følge genomiske analyser er plastidene avledet fra cyanobakterier, mens mitokondrier er assosiert med aerobe proteobakterier. Vitenskap refererer til endosymbiose mellom eukaryoter og prokaryoter som primær endosymbiose. Hvis celleorganeller har oppstått ved inntak av en eukaryot med en tidligere erfaren primær endosymbiose-hendelse, snakker vi om sekundær endosymbiose.

Primære plastider ligger i to konvoluttmembraner, som ifølge teorien tilsvarer membranene til cyanobakteriet som har blitt absorbert. Tre typer primære plastider og dermed tre linjer med autotrofiske organismer sies å ha utviklet seg på denne måten. Encellers alger av Glaucocystaceae, for eksempel, inneholder plastider av cyanobakterien, og det samme gjelder røde alger. Grønnalger og høyere planter inneholder de mest utviklede plastidene, kloroplastene. Sekundære plastider har tre eller fire dekkende membraner. Sekundære endosymbioser mellom grønnalger og eukaryoter er nå kjent, slik at Euglenozoa og Chlorarachniophyta kunne ha absorbert de primære endosymbiontene uavhengig av hverandre.

Sykdommer og plager

Hvis den endosymbiotiske teorien er korrekt, som den nåværende forskningsstaten antyder, har alle komplekser av plante, dyr og dermed også menneskelige celler sitt opphav i en sammensmelting av prokaryoter. Mennesket ville ha prokaryoter å takke for selve livet.

Imidlertid er prokaryoter også ansvarlige for mange sykdommer i kontakt med mennesker. I denne sammenheng bør det for eksempel henvises til sykdomsverdien til Proteobacteria, som er spesielt relevante i endosymbiont-teorien. Mange bakterier fra denne avdelingen anses å være patogener. Dette gjelder for eksempel Helicobacter pylori, en stavformet bakterie som koloniserer den menneskelige magen. Med en prevalens på 50 prosent er Helicobacter pylori-infeksjon ofte en av de vanligste kroniske bakterieinfeksjonene over hele verden. Mer enn 30 millioner mennesker er smittet med bakterien, men bare mellom ti og 20 prosent av alle smittede mennesker utvikler symptomer.

De viktigste symptomene er magesår, som kan påvirke magen eller tolvfingertarmen. Tatt i sin helhet, blir infeksjoner med bakterien ansvarlig for en lang rekke magesykdommer, spesielt for de sykdommene som manifesterer seg i økt sekresjon av magesyre. I tillegg til magesår og tolvfingertarmen, kan bakterien derfor antagelig også være involvert i type B gastritt.

Undersøkelsen for en bakteriell infeksjon med proteobacterium er nå en del av den standardiserte diagnosen magesykdommer. Bortsett fra de nevnte sykdommene, er en kronisk infeksjon med bakterien nå klassifisert som en risikofaktor for gastrisk kreft. Det samme er tilfelle for MALT-lymfom.

Det ser også ut til å være en forbindelse mellom infeksjon og sykdommer som idiopatisk kronisk urtikaria (elveblest), kronisk immuntrombocytopeni, jernmangelanemi og Parkinsons sykdom.

Helicobacter pylori ble bare diskutert her som et eksempel. Mange andre prokaryoter er assosiert med sykdomsverdi og regnes som patogener for mennesker, dyr og planter.