Kann mir jemand vielleicht ganz einfach die Endosymbiontentheorie erklären?
Wir haben das nicht im Unterricht gehabt und ich will halt eine Präsentation vorbereiten, in der ich die Endosymbiontentheorie erkläre. Habe mir ehrlich gesagt sehr viel durchgelesen und auch Videos dazu angeguckt, aber finde das alles ziemlich schwer erklärt und verstehe es nicht so wirklich... Es wäre wirklich nett, wenn mir da wer allgemein erklären könnte, was es mit dieser Theorie auf sich hat..
3 Antworten
Also bei den Origanrllen in der Zelle gibt es ja ganz verschiedene, einige ohnr Membran, mit einer Membarn und einige mit Doppel Membran wie Mitrochondrium oder Chloroplast
Die Endosymbiontentheorie versucht das aufkommen der Doppelmembran zu erklären
Zum Bergriff: Symbiose sollte klar sein? Endo bedeutet innen, zusammen also “innere Symbiose“
In ganz einfach: man hat die Idee, dass frühe Einzeller andere Einzeller fressen wollten (bedenke Einzeller nehmen “Beute“ auf in dem sie ihre einfache Membran um diese stülpen) und diese aufgenommenen Einzeller konnten Dinge produzieren, die der andere nicht konnte. Beim verschlucken wurde der eine Einzeller nicht verdaut und beide Einzeller zogen daraus einen Vorteil, sodass sie eine Symbiose eingingen und nicht irgendeine sondern eine Endosymbiose. Sprich der eine Part der Symbiose lebt im anderen Part
Wir haben es heute im Wesentlichen Lynn Margulis zu verdanken, dass die Endosymbiontentheorie heute allgemein akzeptiert ist. Sie hat diese Theorie populär gemacht, obwohl schon vor ihr einige andere ähnliche Gedanken hatten.
Die Endosymbiontentheorie (oder genauer eigentlich Theorie von der Endocytobiose) gibt eine Erklärung dafür, wie einige der Zellorganellen eukaryotischer Zellen entstanden sind, namentlich die Plastiden (Chloroplasten und andere) sowie die Mitochondrien. Der Endosymbiontentheorie zufolge sind diese Organellen einmal eigenständige prokaryotische (ohne echten Zellkern) Einzeller gewesen. Sie sind durch Phagozytose (der übliche Weg, wie ein Einzeller Nahrung aus seiner Umgebung aufnimmt: es stülpt sich um den Nahrungspartikel, umschließt ihn und schließt ihn so in einem Membranvesikel ein) aufgenommen worden und wurden dann aber nicht verdaut. Mit der Zeit gaben die aufgenommenen Protisten ihr eigenes Dasein auf und wurden zu den heutigen Zellorganellen. Wir können heute nicht mit Bestimmtheit sagen, warum die eukaryotische Zelle die aufgenommenen Prokaryoten nicht wie üblich verdaut hat und welcher Art die Ko-Existenz mit ihnen anfangs gewesen ist. Der Begriff Endosymbiontentheorie bezieht sich darauf, dass es womöglich eine wechselseitige Beziehung mit gegenseitigem Vorteil gewesen sein könnte, eine so genannte Symbiose. Als Symbiose bezeichnete man ursprünglich (im angelsächsischen Raum noch heute) jede Art der ökologischen Wechselwirkungen zweier Organismen. Im heutigen Sprachgebrauch bezieht sich der Begriff auf eine Beziehung, die mutualistisch (=zu beiderseitigem Vorteil) ist (um die Verwirrung komplett zu machen: heute wird manchmal eine echte Symbiose vom Mutualismus dahingehend abgegrenzt, dass in einer echten Symbiose das Überleben des einen vom anderen abhängt, während in mutualistischen Beziehungen beide Partner zwar einen Vorteil haben, jedoch auch ohne den anderen überleben könnten). Die Vorsilbe Endo stammt aus dem Griechischen ἔνδον (éndon) und bedeutet "innen". Sie besagt also, dass einer der beiden Symbiosepartner im Inneren des anderen lebt. Zur besseren Unterscheidung wird der kleinere innen lebende Organismus als (Endo)symbiont bezeichnet, der größere wird Wirt genannt.
Solche Endosymbiosen finden wir heute noch: beispielsweise leben im Inneren der Steinkorallenpolypen (Skleractinia) einzellige Algen aus der Gruppe der Dinoflagellaten, die so genannten Zooxanthellen. Sie gehören zur Gattung Symbiodinium und können Photosynthese betreiben. Der Wirt (=Polyp) versorgt seine Zooxanthellen mit Kohlendioxid aus seiner Atmung, welchen diese für ihre Photosynthese benötigen. Im Gegenzug versorgen sie den Polypen mit Nährstoffen und helfen ihm dabei auch noch, sein Kalkskelett aufzubauen (Kohlendioxid würde sich nämlich im Wasser als Kohlensäure lösen und das ausgefallene Kalk umgehend wieder auflösen).
Eine solche Symbiose muss jedoch nicht zwangsläufig am Anfang unserer Geschichte stehen. Es wäre nämlich auch denkbar, dass unsere prokaryotischen Endosymbionten in Wahrheit Trickbetrüger waren, gemeine Parasiten, die sich ganz bewusst von einer eukaryotischen Zelle fressen lassen, um in deren Innerem zu leben wie die Made im Speck. Da wir heute nicht wissen, ob es sich um eine Symbiose oder eine Form des Endoparasitismus gehandelt hat, ziehen viele Biologen dem Begriff Endosymbiontentheorie daher heute den neutraleren Namen Endocytobiosetheorie vor.
Die Endosymbiontentheorie ist dabei eng an die Evolution der Eukaryoten geknüpft. Aber wie sieht die Theorie nun im Einzelnen aus? Bevor wir uns damit beschäftigen, fassen wir einmal ein paar Belege zusammen, die dafür sprechen, dass die Endosymbiontentheorie zutreffend ist.
- Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eine eigene DNA. Es ist wenig überraschend, dass die Seqeuenzen dieser DNA prokaryotischen Organismen näher stehen als eukaryotischen.
- Mitochondrien und Chloroplasten haben eigene Ribosomen. Diese sind aber 70S-Ribosomen wie sie bei Prokaryoten vorkommen (Eukaryoten haben 80S-Ribosomen).
- Die Zellorganellen besitzen eine doppelte Membran. Die äußere Membran entspricht in ihrer Zusammensetzung der von Eukaryoten (sie wird als Überrest des Vesikels gedeutet, mit dem die Eukaryotenzelle den Prokaryoten einst umschlossen hat), die innere Membran entspricht in ihrem Aufbau dagegen einer typischen Prokaryotenzelle.
Vermutlich stand am Anfang der Eukaryoten-Evolution (möglicherweise noch vor der Entstehung des ersten Zellerkns?) die Entstehung der Mitochondrien. Vergleiche der mitochondrialen DNA mit den Sequenzen von Prokaryoten haben gezeigt, dass die Vorfahren der Mitochondrien vermutlich aus den Reihen der α-Proteobacteria stammen, ihre nächstlebenden Verwandten sind sehr wahrscheinlich Bakterien der Gattung Rickettsia. Diese sind in der Lage, sowohl einen anaeroben Gärungsstoffwechsel zu betreiben (sie nehmen organische Verbindungen auf, bauen diese zu Pyruvat um und gewinnen daraus Energie. Dabei entstehen Wasserstoff, Kohlendioxid und Acetoxygruppen) als auch einen aeroben Stoffwechsel, bei dem Elektronen auf Sauerstoff übertragen werden, dabei entstehen neben ATP (Energie) Kohlendioxid und Wasser.
In einem sehr frühen Stadium der Eukaryoten-Evolution muss ein Ur-Eukaryot ein solches Bakterium aufgenommen haben. Er profitierte davon, dass die Energieausbeute des Bakteriums durch den aeroben Weg viel größer war als auf anaerobem Weg. Später verlagerte sich ein Großteil der DNA des Bakteriums in den Zellkern des Wirts, ein Rest blieb als mitochondriale DNA jedoch im Mitochondrium erhalten. Die aerobe Stoffwechselreaktion des α-Proteobakteriums findet noch heute in den Mitochondrien statt: es ist die Zellatmung.
Es gibt aber noch eine Alternativhypothese, sie wird Hydrogenhypothese genannt: Wir wissen, dass Eukaryoten aus Archaebakterien (Archaeen) hervorgegangen sind (Archaeen sind phylogenetisch tatsächlich näher mit Eukaryoten als mit den echten Bakterien verwandt). Sehr wahrscheinlich war der erste Vorfahr der Eukaryoten ein anaerobes Archaebakterium, welches sich autotroph ernährte und aus geologischen Quellen Wasserstoff und Kohlendioxid aufnahm, um damit Energie und als Abfallprodukt Methan zu bilden (Methanogenese). Das funktioniert aber nur, wenn in der Umgebung auch genug Substrate vorhanden sind. Wenn sie in den geologischen Quellen fehlen, könnten sie stattdessen ihre Substrate aus dem anaeroben Stoffwechsel der α-Proteobakterien bezogen haben (s. o.), im weiteren Verlauf integrierte das Archaebakterium das α-Proteobakterium in sein Inneres. Anstelle der anorganischen Verbindungen begann das Archaebakterium nun, organische Verbindungen aufzunehmen, daraus Pyruvat herzustellen und das α-Proteobakterium damit zu "füttern". Das wiederum versorgte sich und das Archaeum über den aeroben Stoffwechselweg damit mit Energie.
Wir wissen heute, dass die Entstehung des Mitochondriums noch vor der Entstehung der Chloroplasten vollzogen worden sein muss - denn alle Eukaryoten (auch Pflanzen!) haben Mitochondrien oder Hydrogenosomen (die den Mitochondrien homolog sind). Nur sehr wenige Eukaryoten haben keine Mitochondrien, sie haben diese aber sekundär wieder verloren (d. h. ihre Vorfahren hatten einmal welche). Plastiden (=Chloroplasten) dagegen kommen nicht bei allen Eukaryoten vor.
Sehr wahrscheinlich geht die Enstehung der Chloroplasten darauf zurück, dass ein Eukaryot (mit Mitochondrium) ein weiteres Bakterium aufnahm. Diesmal war es jedoch ein Cyanobakterium. Cyanobakterien sind die ersten (und wahrscheinlich einzigen) Lebewesen, welche die oxygene Photosynthese entwickelten). Aus dem Cyanobakterium entstand schließlich der Chloroplast - auch Chloroplasten-Gene sind heute teilweise in den Kern integriert, ein Teil erhielt sich jedoch im Chloroplast.
Doch damit ist es noch nicht genug. Die Chloroplasten einiger Lebewesen, z. B. der Euglenophyta, unterscheiden sich in ihrem Aufbau von jenen der Grünalgen und der Pflanzen. Sie haben nämlich nicht nur zwei, sondern drei (oder sogar 4) Membranen? Wie läst sich das erklären? Es handelt sich dabei um eine sekundäre Endosymbiose, d. h. ein Eukaryot hat einen Eukaryot aufgenommen, der wiederum früher einmal einen Prokaryoten aufgenommen hatte. Auch tertiäre Endosymbiosen hat es gegeben (ein Eukaryot fraß einen Eukaryoten, der einen Eukaryoten gefressen hatte, der einen Prokaryoten gefressen hatte). Auf diese Weise kamen z. B. die Haptomonada zu ihren Chloroplasten.
Wow, vielen Dank! Das hast du so unfassbar verständlich und einleuchtend erklärt, das hat mir wirklich sehr weitergeholfen. Bin etwas erstaunt
Ein heterotropher Protist hat sich mit einem autotrophen Bakterium vereint. Daraus entstand ein photosyntesisch aktiver Protist, der Vorfahre der Algen.