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Die Endosymbiontenhypothese
Eukaryoten und Prokaryoten
Obwohl alle Zellen viele Gemeinsamkeiten aufweisen, gibt es doch zwei große Kategorien von Zellen, mit grundsätzlichen Unterschieden.
Eukaryoten jung
Als Eukaryoten werden die "höheren" Zellen, also alle tierischen und pflanzlichen Zellen, bezeichnet. Das Hauptmerkmal der Eukaryotenzellen ist das Vorhandensein eines Zellkerns.
Prokaryoten alt
Die Prokaryoten sind dementsprechend Zellen, die keinen Zellkern besitzen. Sie sind grundsätzlich einzellig. Ein oft verwendetes Synonym für Prokaryotenzellen ist Bakterien.
Heute geht man davon aus, dass sie die Vorgänger der Eukaryoten waren. Vermutlich faltete sich ihre Zellmembran ein und umgab dabei ihre DNS mit einer eigenen Membran, dem Zellkern. Eukaryoten sind aus Prokaryoten entstanden.
Endosymbiontenhypothese
Es wird behauptet das Mitochondrien und Chloroplasten einmal eigenständige prokaryontische Lebewesen waren.
Die Endosymbiontenhypothese wurde in den letzten Jahren immer mehr zu einer wahrscheinlichen Theorie weiter entwickelt. Je mehr man sich erstens mit den Einzelheiten der Mitochondrien und Chloroplasten zweitens mit ihren Vorläufern befasste, um so größer wurde die Zahl an Übereinstimmungen.
Entstanden sind sie aus Blaualgen und anaeroben Bakterien.
Die Hypothese besagt, dass amöbenähnlich bewegliche Urzellen von kleinen, bakterienähnlichen Prokaryoten lebten, indem sie diese umflossen und auffraßen. Einige dieser Urbakterien entwickelten die Fähigkeit, den von den gleichzeitig entstehenden Blaualgen produzierten Sauerstoff zu veratmen. Da die Urzelle die atmenden Bakterien nicht verdauen konnte, sondern sie in ihrem Innern weiterleben ließ, entstand ein Symbioseverhältnis zwischen den Zellen. Man spricht von einer Endosymbiose. Sie ist auch bei heute existierenden Lebewesen bekannt. Die Endosymbiose zwischen atmenden Bakterien und anderen Urzellen war so leistungsfähig, dass sie sich durchsetzte und die eingenommenen Bakterien schließlich so abhängig machte, dass sie nur noch in ihren Gastzellen leben konnten. Das lag auch daran, dass die Organelle einen grossteil ihres genetischen Materials verlor und daher auf die Gastzelle angewiesen war. Die Endosymbiose hatte für beide einen Vorteil, der Gastorganismus bot z.b. Schutz gegen Fressfeinde und Austrocknen, das Bakterium lieferte im Ausgleich Stoffwechselprodukte. Man nimmt heute an, dass die Mitochondrien und Chloroplasten auf diesen Ursprung zurückzuführen sind.
Auf die gleiche art kann man die Entstehung der Chloroplasten erklären, das sind die Organellen in pflanzlichen Zellen, in denen die Photosynthese stattfindet. Man geht davon aus, dass sie zunächst eigenständige photosynthetisch aktive Bakterien waren, die aus Cyanobakterien entstanden waren. Durch die Eingliederung in frühe Eukaryotenzellen wurden sie dann zu Chloroplasten.
Geschichte
Die Hypothese wurde um 1900 erstmals erwähnt, aber schnell wegen mangelnder Beweise wieder verworfen. Erst als Entdeckt wurde, dass Mitochondrien und Chloroplasten eine eigene DNS besitzen, hat man es weiter verfolgt.
Die Ähnlichkeiten zwischen Mitochondrien und Bakterien sind zahlreich: Die Tatsache, dass die DNS der Mitochondrien gleich wie bei Bakterien in Ringform liegt und sie Ribosome zur Proteinsynthese enthalten, deutet auf eine Herkunft außerhalb der Zelle hin.
So wie die Mitochondrien wohl von ursprünglich endosymbiotisch lebenden Bakterien abstammen, kann man auch Ähnlichkeiten zwischen Chloroplasten und blaualgenähnlichen Prokaryoten aufzeigen. Die wichtigsten Ähnlichkeiten sind die folgenden:
Die RNS von Chloroplasten und lebenden Blaualgen sind sehr ähnlich. Dies hat zur Folge, dass die beiden fast identische Strukturen aufzuweisen haben.
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