Frage von Chemiebeginner, 53

Ist es - rein theoretisch - möglich, dass eine Tierzelle z.B. ein Cyanobakterium aufnimmt und sich Hybridarten entwickeln, welche Photosynthese durchführen?

Also wenn man die Endosymbiontentheorie zur Grundlage nimmt und eine Tierzelle jetzt ein Cyanobakterium "verschluckt", sich u.U. daraus Plastiden z.B. Chloroplasten entwickeln und das "Tier" Photosynthese betreiben kann? Also ein System, welches sich durch 2 Stoffwechselsysteme selbst versorgt? Dann hätte dieses Tier ja einen enormen evolutionären Vorteil, da es nicht auf Pflanzen Sauerstoff angewiesen ist und somit begünstigter in Sauerstoffarmen Bereichen wäre.

Was spricht dagegen?

Gerade habe ich einen Artikel über die Meeresschnecke Elysia gelesen. Wenn ich es richtig verstanden habe, "frisst" diese Schnecke Grünalgen z.B. und "verwirft" alle Bestandteile dieser, außer die Chloroplasten, welche sich im Verdauungstrakt einnisten und aktiv bleiben. Aktiv bleiben heißt ja, dass sie weiterhin Photosynthese betreiben, oder? Dazu wäre ja zuerst einmal ein Gentransfer von der DNA des Chloroplasten in den Zellkern der Tierzelle nötig, damit die Chloroplasten auch mit den jeweiligen nötigen Proteinen versorgt werden. Wie lange würde so ein Gentransfer dauern (Tage/Wochen oder evolutionstechnisch über viele, vielleicht Millionen oder Milliarden Jahre)? Bei dieser "Schnecke" wurde jedenfalls kein "Algengen" gefunden, sodass es heute noch ein Rätsel ist. Auf Wikipedia steht, dass die Schnecke ab einem gewissen Zeitpunkt den Mund zurückbildet und nur noch von den durch Chloroplasten bereitgestellten Nährstoffen überlebt. D.h., sie bildet von sich aus auch eigene "Schläuche" zur Hautoberfläche und dort eine Schicht aus Chloroplasten. Kann ein Lebewesen nur entweder autotroph oder heterotroph sein - oder geht auch beides? Könnte die Natur das ultimative Lebewesen erschaffen, welches sich selbst versorgt und einen Teil der eigenen Abfallprodukte wieder verwertet?

Wo ist mein Denkfehler bzw. meine Wissenslücke? :D

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von DiegoderAeltere, Community-Experte für Biologie & Evolution, 22

Möglich ist das allerdings. Die besagte Schnecke ist nur eine von mehreren Tierarten, die sehr enge Symbiosen mit photosynthetischen Einzellern bzw. Zellorganellen eingehen, wenn auch das extremste  Beispiel.

In manchen ökologischen Nischen stellt es sicherlich einen Vorteil für ein Tier dar, die Sonnenenergie nutzen zu können, aber in den meisten Fällen rechnet sich der Aufwand wohl nicht. Denn die Endosymbiose ist für den Wirt auch mit einem gewissen Aufwand verknüpft. Die Endosymbionten konkurrieren mit dem Wirt um Nährstoffe, und eine aufwendige Abstimmung der Bedürfnisse beider Partner ist notwendig, damit das System funktioniert. Der Wirt muss zum Beispiel die Teilungen der Symbionten in einem Maß halten, das ihm nicht schadet.

Auf der anderen Seite kann der Endosymbiont nicht unbedingt alle Nährstoffe zur Verfügung stellen, die der tierische Wirt benötigt, oder zumindest nicht in ausreichender Menge. Die meisten Tiere, die eine solche Endosymbiose eingegangen sind, z.B. Korallen, Plattwürmer, Polypen oder Dinoflagellaten, sind sehr klein oder unbeweglich und haben damit einen geringen Energieverbrauch im Verhältnis zu ihrer Oberfläche. Außerdem leben sie im Wasser, wo gelöste Nährstoffe leichter zugänglich sind. Für größere und landlebende Tiere ist es aber wohl einfacher, sich an das Fressen von Pflanzen anzupassen als an die Symbiose mit Einzellern.

Eine interessante Ausnahme ist die Salamderart Ambystoma maculatum. Bei ihr spielen aber die Endosymbionten weniger eine Rolle für die Ernährung des erwachsenen Individuums als für die Sauerstoffversorgung der Eier. Die werden durch eine spezielle Schleimschicht vor Austrocknung geschützt, was aber den Nachteil hat, dass die Embryonen schlechter an Sauerstoff kommen, was durch die Algen im Schleim aber kompensiert wird.

Kommentar von DiegoderAeltere ,

Danke für den Stern!

Antwort
von matmatmat, 22

Denkbar ist das und Zwischenstufen dort hin gibt es, Du hast ja selbst ein Beispiel angeführt. Flechten sind zum Beispiel so ein "Hybridlebewesen" wie Du es dir vorstellst. So richtig effizient ist das aber nicht, Menschen bräuchten auch an einem guten Sonnentag eine viel, viel größere Oberfläche um ihren Energiebedarf zu decken.


Antwort
von botanicus, 19

Ultimativ ist so ein Lebewesen nicht, an ganz speziellen Habitaten ist so etwas von Vorteil. Landlebewesen haben einen dicken Schutz vor Verletzungen, Hitze, Kälte (Schuppen, Fell ...) und könnten nicht genügend Licht einfallen lassen. Auch kann sich ein hochkomplexes Lebewesen nicht so komplett umstrukturieren, dass diese Lebensweise wirklich vorteilhaft wäre.

Grundsätzlich aber geht das, und bei amöboiden Eukaryonten kann der Vorgang auch beobachtet werden.

Den "inneren Kreislauf" aus Photosynthese und Atmung haben viele Eukaryonten ja durchaus, nämlich alle Pflanzen. Bei größeren Tieren ist der Energieverbrauch allerdings zu hoch, als dass er sich so einfach ausschließlich aus Photosynthese decken ließe – zumal man ständig auf die Sonne angewiesen wäre.

Antwort
von expo9, 13

Das "ultimative" Lebewesen gibt es bereits, das ist der Mensch wenn man Prokaryoten mal außen vor nimmt. Es gibt diverse Symbiosen in der Natur, die Vollständige Aufnahme von Organellen ist aber überaus gering. 

In deinem genannten Fall dient der Schritt der Aufnahme von Chloroplasten zur Weiterentwicklung zum adulten Tier. 

Was dort genau vor sich geht und ob Viren im Spiel sind ist wohl anscheinend noch nicht gut genug erforscht um Fakten zu stellen. Die Schnecke besitzt das Erbgut um die Organellen aufzunehmen, und diese in ihrem Körper wachsen zu lassen.

Aber wie du schon versucht hast mit dem Sauerstoff zu erklären, es gibt diverse Faktoren die hier einher spielen. Es kann genauso gut sein, dass die Tiere anfangs nur Chloroplasten zur Grünfärbung und somit Tarnung aufgenommen haben um zwischen Algen nicht aufzufallen.

Darüber kann man stundenlang diskutieren, ich würde aber auf neue Erkenntnisse warten.

Antwort
von gromio, 5

Nun, eine interessante Theorie, die Du da äusserst.

Denkbar ist das, wenn die Endosymbiontentheorie oder -hypothese tatsächlich stattgefunden hat oder stattfindet und die dafür notwendigen Bedingungen vorliegen, damit es möglich ist.

Diese und ähnliche Überlegungen scheitern, wenn die o. g. Hypothese de facto nicht stattfindet.

Wenn gleich es einzelne Lebewesen gibt, die ähnliche Merkmale aufweisen, fehlt doch bisher der BEWEIS, das dies auf o.g . Hypothese zurückzuführen ist.

Insofern bleiben Überlegungen dieser Art nur Fiction, so lang der Beweis für die Endosymbiontenhypothese nicht erbracht ist.

cheerio.

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