Biologie Endosymbiontentheorie Belege?
Tag allerseits, ich arbeite nun seit fast 2 Wochen an diesem Arbeitsblatt (siehe unten). Ich werde jedoch nicht schlauer oder verstehe es irgendwie. Ich weiß den Zusammenhang der Belege und der endosymbiontentheorie nicht. Ich bin überfragt und verzweifelt… Ich muss es morgen abgeben auf Note… ich bitte um Hilfe…! Danke schon mal im Voraus.
Weißt du denn, was eine Symbiose ist? Weißt du, was eine Endocytose ist?
Ja das weiß ich.
2 Antworten
Moin,
na, wenn du weißt, was eine Symbiose ist und wie eine Endocytose abläuft, dann hast du ja immerhin schon einmal zwei wichtige Voraussetzungen für das Nachvollziehen der Endosymbionten-Theorie erfüllt.
So! Und nun stell dir eine graue Vorzeit (vor etlichen Milliarden Jahren) vor. Es existieren nebeneinander Prokaryoten (also Zellen ohne echten Zellkern oder sonstige typische Zellorganellen). Nur Ribosomen gab es bereits.
Und dann gab es auch Eukaryotenvorläufer, die immerhin einen Zellkern besaßen (aber außer Ribosomen auch noch keine weiteren Zellorganellen).
Die damaligen Prokaryoten und Eukaryotenvorläufer unterschieden sich aber nicht nur im Vorhandensein eines Zellkerns, sondern auch (ein bisschen) in der Zusammensetzung ihrer Proteine. Das merkt man zum Beispiel dann einerseits im Stoffwechsel (der Fettstoffwechsel bei Eukaryoten und Prokaryoten verläuft etwas unterschiedlich), aber andererseits auch im Aufbau der Membranen (Flüssig-Mosaik-Membran), weil in den Membranen von Eukaryoten Proteine eingelagert sind, die Prokaryoten (und Mitochondrien) fehlen, während die Prokaryoten (und Mitochondrien) dafür ihrerseits eingelagerte Proteine besitzen, die man nicht in der Eukaryotenmembran findet.
Hinzu kommt, dass in der DNA der heutigen echten Eukaryoten Introns und Exons vorkommen. Das ist bei heute lebenden Prokaryoten nicht der Fall. Auch die DNA der Mitochondrien besitzt solche Introns nicht. Das alles merken wir uns gut!
Wie stellt man sich nun in der Endosymbionten-Theorie die Entstehung von Mitochondrien vor?
Nun, es gab in besagter grauer Vorzeit einmal die Situation, dass eine etwas größere Eukaryotenvorläuferzelle auf einen kleineren Prokaryotenvorläufer stieß und diesen durch Endocytose in sich aufnahm. Mit anderen Worten: die größere Zelle fraß die kleinere (Phagocytose).
Normalerweise passierte so etwas, um die aufgenommene Zelle dann in ihre Einzelteile zu zerlegen („Verdauung”), um das Brauchbare vom Unbrauchbaren zu trennen und das Unbrauchbare wieder durch eine Exocytose loszuwerden.
Doch in diesem besonderen Fall passierte etwas anderes. Der aufgenommene Prokaryotenvorläufer hatte nämlich eine spezielle Methode des Energiestoffwechsels entwickelt: er konnte besonders effektiv aus Zucker und Sauerstoff den Energieträger ATP herstellen.
Irgendwie „bemerkte” das die Eukaryotenvorläuferzelle. Deshalb verdaute sie die aufgenommene Prokaryotenvorläuferzelle nicht nur nicht, sondern - im Gegenteil - sie versorgte sie mit ausreichend Zucker und Sauerstoff, um dafür vom gebildeten ATP zu profitieren.
So ergab sich im Laufe der Zeit eine Symbiose zwischen den beiden Zellen. Die Eukaryotenvorläuferzelle hatte eine effektivere ATP-Quelle als vorher und die Prokaryotenvorläuferzelle wurde einerseits stets gut mit Zucker und Sauerstoff versorgt, hatte andererseits aber auch noch den Vorteil, nicht mehr so sehr Gefahr zu laufen, von anderen Zellen „gefressen” zu werden, da die Eukaryotenvorläuferzelle schon größer war als die meisten anderen Zellen.
Später synchronisierten sich dann noch die Vermehrungszyklen der beiden Zelltypen, so dass eine bevorstehende Teilung der Eukaryotenvorläuferzelle auch mit einer Teilung der Prokaryotenvorläuferzelle einherging, damit die beiden Tochterzellen auch beide in den Genuss der „ATP-Maschine” kämen.
Außerdem wurden ebenfalls im Laufe der Zeit die Abläufe der ATP-Synthese optimiert, so dass sich am Ende aus der Prokaryotenvorläuferzelle ein Mitochondrium entwickelte, wobei die Eukaryotenvorläuferzelle ein echtes Zellorganell erhielt.
Welche Indizien sprechen jetzt für diese Hypothese? Nun, da ist zunächst einmal der Umstand zu nennen, dass das heutige Mitochondrium eine Doppelmembran besitzt. Das passt sehr gut zu der Annahme, dass es einst durch eine Endocytose aufgenommen worden ist, denn als prokaryotischer Einzeller hatte es natürlich selbst eine Membran als Umhüllung.
Durch die Endocytose kommt aber noch eine weitere Hüllmembran hinzu, da ja beim Endocytoseprozess die Membran der aufnehmenden Zelle den Partikel umschließt und ins Zellinnere abschnürt, so dass die Membran der Eukaryotenzelle das aufgenommene Teilchen umgibt.
Interessanterweise entspricht dann auch die äußere Membran des heutigen Mitochondriums im Aufbau eher der Membran von Eukaryoten, während die innere Membran des Mitochondriums eher einer Prokaryotenmembran entspricht.
Und als ob das noch nicht reicht, ist der Fettstoffwechsel der Mitochondrien eher so wie der von heutigen Prokaryoten, wohingegen der der Eukaryoten davon abweicht.
Und wenn du jetzt noch hinzu nimmst, dass die Mitochondrien-DNA keine Introns enthält (ganz genau wie bei heutigen Prokaryoten), dann sprechen diese Indizien für die Richtigkeit der Hypothese.
Es gibt noch eine Reihe weiterer Indizien. Außerdem kann man das Ganze auch heute modellartig beim eukaryotischen Einzeller Hatena arenicola anschauen. Dieser Einzeller nimmt nämlich als junge Zelle eine Alge in sich endocytotisch auf, ohne sie zu verdauen. Sie macht sich vielmehr die Fotosynthese der Alge zunutze und gewährt dafür einen Fraßschutz und die Versorgung mit Kohlenstoffdioxid.
Nur bei Zellteilungen behält bisher nur eine der Tochterzellen die endosymbiontische Algenzelle. Die leer ausgehende Tochterzelle muss sich also eine eigene Alge suchen, die sie aufnehmen kann.
Trotzdem kann das als modellartige Version der Anfänge einer Endosymbiose angesehen werden, bei der die Teilungszyklen der Eukaryoten- und der Algenzelle eben noch nicht aufeinander abgestimmt sind.
Alles in allem gibt es also ziemlich starke Indizien dafür, dass die Organellen Mitochondrium und Plastiden durch eine Endosymbiose entstanden sind.
LG von der Waterkant
Du solltest die Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten kennen.
Welche Abstammung haben also die Mitochondrien.....