Endosymbiontentheorie erklären?

Question

Kann mir einer die Endosymbiontentheorie erklären um es leicht zu verstehen?

Stefan997 · Answer

Eine große Zelle und eine kleine leben zusammen. Mindestens ein Partner profitiert vom Anderen (oder es ist bereits eine normale symbiose)

Die größere Zelle kann kleinere "fressen" (Aufnehmen uns verdauen). Die kleine Zelle lebt von einem Endprodukt der größeren Zelle. Nun hat die kleinere einen Vorteil von der größeren Zelle, die größere keinen Nachteil. Gelegentlich "frisst" dann die größere eine der kleineren Zellen. Dabei haben in Summe beide eine Vorteil. das ist aber noch keine (Endo)symbiose.

Nun ist es aber von Vorteil, wenn die große Zelle die kleine nicht gleich verdaut. Die Kleine ist ja nun direkt an der Quelle und kann die Endprodukte der Zelle noch energetisch aufschließen. Wenn die große Zelle die kleine etwas weiterarbeiten lässt und das gebildete ATP abschöpft hat es davon ggf. einen größeren Vorteil, als die Zelle sofort zu verdauen. Und wenn die große Zelle die kleine in ihrem Inneren gar nicht weiter verdaut sondern leben lässt (und durch Zellteilung sogar vermehren lässt), dann ist das für die große Zelle dauerhaft ein Vorteil. Und auch für die kleine Zelle, die ja nun direkt an der Futterquelle sitzt.

Mit der Zeit wird die Abhängig der Zellen immer größer und keine kann mehr ohne die andere. Dann erscheint die kleine Zelle gar nicht mehr wie ein eigenes Lebewesen, sondern wie ein Teil der großen Zelle. Eine Endosymbiose ist entstanden (so die Mitochondrien, die als "Zellorganellen" der großen Zelle auftreten).

Eine Endosymbiose führte also zur Bildung der Mitochondrien (Eukaryoten). Einige davon haben noch ein weitere Endosymbiose mit Blaualgen durchgeführt. Diese Blaualgen wurden zu Plastiden, vor allem wichtig die Chloroplasten.

Aus letzterer Gruppe entstanden die Pflanzen. Aus den Einzellern mit Mitochondrien aber ohne Plastiden entstanden unter anderen Pilze und Tiere (und damit auch wir). Aus den Zellen mit der zusätzlichen Endosymbiose entstanden die Pflanzen.

DedeM · Answer

Moin,okay, da hast du ja immerhin schon etwas verstanden. Dann versuche ich jetzt mal, dir das einfach und genauer zu erklären...Vorüberlegungen:Symbiose: zwei Organismen leben mehr oder weniger eng miteinander verwoben zum gegenseitigen Nutzen (beide haben einen Vorteil durch das Zusammenleben)Endocytose: Eine Zelle nimmt etwas aus der Umgebung auf; dazu umfließt die Zellmembran der Zelle dieses Etwas aus der Umgebung von allen Seiten, bis sich die Membran hinter dem Aufzunehmenden wieder schließt. Das Etwas aus der Umgebung wird in einer Blase (einen Vesikel) eingeschlossen und von der Restmembran abgeschnürt. Dadurch wird das Etwas aus der Umgebung ins Zellinnere aufgenommen und ist von einem Stück Zellmembran umgrenzt.Phagocytose: Aufnahme von festen Nahrungspartikeln durch Endocytose.(Pinocytose: Aufnahme von Flüssigem durch Endocytose; wird für die Endosymbiontentheorie nicht gebraucht.)Verdauung: Zerlegung von Nahrung, um die kleineren Nahrungsbausteine zum Zwecke der Energiegewinnung oder als Baumaterial nutzen zu können.Fotosynthese: Herstellung von Zucker (und Sauerstoff) aus Kohlenstoffdioxid und Wasser (mit Hilfe von Licht und Chlorophyll). Das passiert in Eukaryoten heute durch Chloroplasten.Zellatmung: Abbau von Zucker mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser zur Herstellung körpereigener Energieträger (ATP). Das geschieht bei Eukaryoten heute durch Mitochondrien.Man stellt sich das alles nun folgendermaßen vor:Anfangs gab es einfache Prokaryoten und Vorläuferzellen heutiger Eukaryoten. Die Eukaryotenvorläufer waren relativ groß. Sie sicherten ihren Energiebedarf oder den Bedarf an Baustoffen dadurch, dass sie kleinere Prokaryoten oder andere Nahrungspartikel endocytotisch aufnahmen und „verdauten”.Nun gab es aber Prokaryoten, die effektiv Zucker mit Hilfe von Sauerstoff in ATP umwandeln konnten. Dabei entstanden Kohlenstoffdioxid und Wasser.Außerdem gab es Prokaryoten, die Fotosynthese betreiben konnten, die also aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Zucker und Sauerstoff herstellen konnten.So kam es, dass irgendwann eine größere Eukaryotenvorgängerzelle den kleinen Prokaryoten endocytotisch aufnahm, der effektiv ATP herstellen konnte. Da ATP ein Energieträger ist, der verschiedenste Stoffwechselvorgänge mit Energie versorgen kann, war es für die Eiukaryotenvorläuferzelle viel vorteilhafter, den aufgenommenen Prokaryoten erst noch ein bisschen „auszubeuten”, als ihn zu verdauen.Das Verdauen hätte einmal für Energie gesorgt. Das Nutzen des ATPs aus dem Prokaryoten liefert dagegen ständig Energie, solange der Prokaryot mit Zucker und Sauerstoff versorgt wurde.Es ist nun aber nicht so gewesen, dass nur die Eukaryotenvorläuferzelle einen Vorteil davon hatte, den Prokaryoten aufgenommen zu haben. Der Vorteil für den Prokaryoten bestand einerseits darin, dass er nun weniger den Nachstellungen durch andere „Fressfeinde” ausgeliefert war, denn er befand sich im Inneren der größeren Eukaryotenvorläuferzelle in relativer Sicherheit. Außerdem wurde er von seinem „Wirt” auch sicher mit Zucker und Sauerstoff versorgt, so dass auch er von der ATP-Synthese, zu der er fähig war, gesichert profitieren konnte, ohne ständig selbst Zucker- und Sauerstoffquellen ausfindig machen zu müssen.Eine Win-Win-Situation für beide Seiten also. Und solch ein Zusammenleben zum gegenseitigen Nutzen bezeichnet man als Symbiose. Da sich hier eine der Lebensformen IN der anderen Lebensform befindet, handelt es sich um eine Endosymbiose. Später synchronisierten die beiden Lebensformen ihre Lebenszyklen und der Prokaryot wurde zum Mitochondrium, während sich der Eukaryotenzellvorläufer zu einer Pilz- bzw. Tierzelle weiterentwickelte.Welche Aspekte sprechen für diese Endosymbiose-Hypothese?Es gibt eine ganze Reihe von Argumenten, die die Endosymbiose sehr plausibel machen. Die wichtigsten sind aber wohl folgende:Das Mitochondrium hat eine Doppelmembran. Das könnte dadurch zustande gekommen sein, dass der Prokaryot eine eigene (einfache) Membran hatte. Nach der Endocytose durch die Eukaryotenvorgängerzelle war er dann aber zusätzlich von der Membran der Wirtszelle umgeben, hatte also zwei membranöse Hüllen.Tatsächlich ist die äußere Membran eines Mitochondriums in seiner Zusammensetzung auch eukaryotentypisch, während die innere Membran eher denen von Prokaryoten ähnelt.Das Mitochondrium verfügt über eigene Erbsubstanz (sogenannte mitochondriale DNA; mtDNA). Das ergibt doch nur Sinn, wenn das Mitochondrium ursprünglich mal ein frei lebender Prokaryot war, oder?!Wie gesagt, es gibt noch weitere Aspekte, aber das sind die wichtigsten Argumente, die für die Endosymbiontentheorie sprechen.Ein solcher Eukaryot (mit Mitochondrien) nahm später in analoger Weise noch einen weiteren Prokaryoten auf, der Fotosynthese betreiben konnte. Dieser entwickelte sich zu den heutigen Chloroplasten. Es entstand die Pflanzenzelle. Auch für den Chloroplasten gelten die gleichen drei oben angeführten Argumente...Alles klar?LG von der Waterkant

Darwinist · Answer

Was ist Symbiose?Der Begriff Symbiose kommt aus dem Griechischen und setzt sich aus der Vorsilbe σύν (syn), was "gemeinsam" bedeutet, und βίος (bios) für "Leben" zusammen. Eine Symbiose ist im deutschsprachigen Raum eine wechselseitige Beziehung zwischen verschiedenen Arten, die für alle beteiligten Parteien von Vorteil ist. (Im englischsprachigen Raum wird hingegen jede Form einer Lebensgemeinschaft als Symbiose bezeichnet, also z. B. auch Parasitismus, bei dem nur eine Seite profitiert und der anderen sogar ein Schaden entsteht.) Ein Beispiel ist die Symbiose zwischen Anemonenfischen und Seeanemonen. Die giftige Anemone dient dem Anemonenfisch als sichere Behausung, die ihm Schutz vor Fressfeinden bietet. Die Anemone profitiert, weil sie sich von den Nahrungsabfällen des Anemonenfischs ernährt. Von einer Endosymbiose spricht man, wenn bei einer Symbiose eine kleinere Art (der Symbiont) in einer größeren (dem Wirt) lebt. Ein Beispiel hierfür findet sich bei den Steinkorallen. Die Polypen dieser Nesseltiere (sie sind die Wirte) beherbergen einzellige Algen (die Endosymbionten),welche man Zooxanthellen nennt. Die Algen betreiben Photosynthese und geben einen Teil des produzierten Zuckers an die Polypen ab. Im Gegenzug erhalten sie vom Polypen Kohlendioxid, das sie für ihre Photosynthese benötigen. Du solltest dir dieses Beispiel für später unbedingt merken.Die EndosymbiontentheorieDie Endosymbiontentheorie beschreibt, wie verschiedene Zellorganellen, die Mitochondrien und die Plastiden (Chloroplasten) der Eukaryoten, entstanden sind. Sie geht davon aus, dass Mitochondrien und Chloroplasten einmal eigenständige Lebewesen, nämlich Bakterien, waren. Populär wurde sie durch die Arbeiten der Biologin Lynn Margulis in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Die  Endosymbiontentheorie ist aber viel älter, bereits 1883 äußerte Andreas F. W. Schimper ähnliche Gedanken, ebenso Konstantin S. Mereschkowski 1905 - auf diesen Arbeiten baute Margulis auf.Durch Phagozytose nahm die Ur-Eukaryotenzelle die Bakterien in sich auf, doch statt sie zu verdauen, wie es üblich gewesen wäre, blieb die aufgenommene Bakterienzelle im Inneren und es entwickelte sich zwischen beiden eine symbiotische Wechselbeziehung. Wir wissen nicht genau, ob es sich wirklich so abgespielt hat. Denkbar wäre auch, dass die Bakterienzelle anfangs ein Endoparasit war, sich quasi freiwillig fressen ließ, sich aber vor dem Verdautwerden schützen konnte und im Inneren seines Wirtes zunächst schmarotzte; erst später könnte sich diese Beziehung zu einer symbiotischen umgewandelt haben. Neuerdings spricht man deshalb nicht mehr von der Endosymbiontentheorie, sondern allgemeiner von einer Endocytobiosetheorie. Wie auch immer, die Symbiontenzelle gab schließlich ihr eigenes Dasein auf. Ein Großteil ihrer DNA wanderte in den Zellkern der Wirtszelle und aus dem eigenständigen Lebewesen wurde ein Zellorganell.Die Entstehung der MitochondrienWir wissen heute, dass die Mitochondrien zuerst entstanden sein müssen, denn alle Eukaryotenzellen besitzen Mitochondrien - von einigen Ausnahmen abgesehen, diese haben aber ihre Mitochondrien sekundär wieder verloren, stammen also von Vorfahren ab, die noch Mitochondrien hatten. Chloroplasten hingegen kommen nicht bei allen Eukaryoten vor, bei Tieren beispielsweise nicht. Sie müssen deshalb später entstanden sein, nachdem das Mitochondrium entstanden war.Die plausibelste Erklärung zur Entstehung der Mitochondrien ist die Hydrogenhypothese. Sie wurde erstmals 1998 von William Martin und Miklós Müller vorgeschlagen. Sie geht davon aus, dass der Urahn der Eukaryoten ein Archaeon war, das seine Energie (ATP) mittels Methanogenese gewann. Aus geologischen Quellen nahm es Wasserstoff (H₂) und Kohlendioxid (CO₂) auf und stellte daraus Methan (CH₄) her.Der Vorfahr des Mitochondriums war ein heterotrophes Bakterium (d. h. es muss seine Nahrung aufnehmen) aus der Gruppe der Alpha-Proteobacteria. Es ernährte sich von organischen Verbindungen und war fakultativ aerob, d. h. es konnte seinen Energiebedarf sowohl aerob als auch anaerob decken:Im aeroben Stoffwechsel wird das Kohlenstoffgerûst der organischen Verbindungen schrittweise abgebaut, wobei als Abfallprodukt CO₂ entsteht. Übrig bleiben die Elektronen, die auf Sauerstoff (O₂) übertragen werden und es entsteht als Abfallprodukt Wasser (H₂O). Dieser Stoffwechselweg wird Zellatmung genannt.Im anaeroben Stoffwechsel werden die organischen Verbindungen ohne Sauerstoffverbrauch durch Gärung abgebaut. Als Abfallprodukte entstehen H₂ und CO₂. Durch Phagozytose nahm das Archaeon das Proteobakterium auf. Das Archaeon könnte nun, wenn keine geologischen Quellen zur Aufnahme von H₂ und CO₂ vorhanden waren, diese aus dem anaeroben Stoffwechsel des Alpha-Proteobakteriums bezogen haben. Um dem Bakterium auch den aeroben Stoffwechsel zu ermöglichen, musste das Archaeon Sauerstoff aufnehmen und ans Bakterium abgeben. Schließlich ging das Archaeon dazu über statt H₂ und CO₂ organische Verbindungen aufzunehmen und diese seinem Symbionten direkt zuzuführen. Aus dem Symbionten wurde dann das Mitochondrium, das heute als "Kraftwerk der Zelle" durch Zellatmung Energie gewinnt.Die Entstehung der ChloroplastenAuch Chloroplasten waren einmal Bakterien, allerdings keine Alpha-Proteobakterien, sondern aus der Gruppe der Cyanobacteria. Die Cyanobakterien, früher "Blaualgen" genannt, entwickelten einen völlig neuen Weg um an die energiereichen organischen Verbindungen, also ihre Nahrung, zu gelangen. Statt diese aus ihrer Umwelt aufzunehmen, stellten sie sie mit Hilfe von Sonnenlichtenergie aus H₂O und CO₂ selbst her. Diese Ernährungsweise nennt man Autotrophie. Als Abfallprodukt fiel dabei O₂ an. Man nennt diesen Stoffwechselweg auch oxygene Photosynthese. Das Endprodukt der Photosynthese ist Glucose (Traubenzucker), der dann zur Energiegewinnung verbrannt wird.Erinnerst du dich an das Eingangsbeispiel der Steinkorallen, die in Symbiose mit den Zooxanthellen leben? Genau das passierte hier auch. Die Eukaryotenzelle nahm das Cyanobakterium auf und ging mit ihm eine Wechselbeziehung ein. Sie bekam von ihm einen Teil des in der Photosynthese hergestellten Traubenzuckers, den sie zur Energiegewinnung nutzen konnte. Im Gegenzug führte sie das Kohlendioxid, das bei der Zellatmung anfiel, an die Blaualge ab, die dieses wiederum für die Photosynthese nutzen konnte. Schließlich wurde aus dem Cyanobakterium der Chloroplast.Sekundäre und tertiäre EndosymbioseDoch damit ist die Endosymbiontentheorie noch nicht zu Ende erzählt. Die bisher geschilderten Ereignisse - ein Eukaryot nimmt einen Prokaryoten auf und wandelt ihn zum Zellorganell um - bezeichnet man als primäre Endobiose. Z. B. die Chloroplasten der Landpflanzen sind dadurch entstanden und die Plastiden der Rotalgen. Es gibt aber einige Algengruppen, deren Chloroplasten sehen ein bisschen anders aus. Sie entstanden durch sekundäre Endosymbiose. Das bedeutet, dass eine Eukaryotenzelle eine andere Eukaryotenzelle aufnahm, die wiederum einen primären Plastiden durch Aufnahme eines Cyanobakteriuns entwickelt hatte und daraus einen Plastid machte. Die Symbionten der Steinkorallen sind dafür ein Beispiel. Ihre Plastiden sind sekundäre Plastiden, sie stammen von einem Vorfahren ab, der einmal eine Rotalge aufgenommen hatte. Auch tertiäre Endosymbiose ist möglich, also eine Eukaryotenzelle nimmt eine Eukaryotenzelle auf, die eine Eukaryotenzelle aufgenommen hat, die wiederum ein Cyanobakterium aufgenommen hatte. Einige Dinoflagellaten haben solche tertiären Plastiden. Sie nahmen wahrscheinlich einmal einen Haptophyten auf, der seine Plastiden wiederum durch sekundäre Endosymbiose erworben hatte.Welche Belege gibt es dafür?Woher wissen wir aber, dass Mitochondrien und Plastiden einmal eigenständige Lebewesen gewesen sein müssen? Es gibt noch einige Hinweise darauf.Mitochondrien und Chloroplasten haben noch eine eigene DNA. Der Aufbau der DNA ähnelt viel stärker der Organisation von Bakterien als der von Eukaryoten. Man hat die mitochondriale DNA mit Erbgut von Bakterien verglichen und dabei festgestellt, dass die größte Ähnlichkeit zu Bakterien der Gattung Rickettsia besteht. Diese gehören zu den Alpha-Proteobakterien und es gibt zahlreiche Arten, die Endoparasiten sind. Die Chloroplasten-DNA ähnelt am stärksten der von Cyanobakterien.Mitochondrien und Chloroplasten haben eine doppelte Zellmembran, wobei die äußere typisch eukaryotisch ist (sie entspricht der Membran des Vesikels, mit dem die Wirtszelle den Symbionten einst aufnahm), die innere jedoch prokaryotisch (sie entspricht der Zellmembran des ursprünglichen Symbionten). Bei sekundären Plastiden findet man entsprechend drei Membranen.Mitochondrien und Chloroplasten können von der Zelle nicht selbst gebaut werden, sie können nur durch Teilung vermehrt werden.

Endosymbiontentheorie erklären?

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