Endosymbiontenhypothese
Die Endosymbionten-Hypothese (inzwischen zur "Endosymbionten-Theorie" gereift) besagt, dass eine Reihe von Zellorganellen in den Zellen von Eukaryoten durch Einverleiben oder Fusion von verschiedenen Organismen entstanden seien. Die Hypothese wurde erstmals zu Beginn des 20.Jahrhunderts formuliert. Doch erst seit ihrer Verbreitung durch Lynn Margulis seit 1971 wurde sie bekannter. Nach einer Zeit der Kritik ist die Hypothese heute unter Biologen weitgehend anerkannt.Im Detail wird postuliert, dass Mitochondrien oder Chloroplasten früher eigenständige prokaryontische Lebewesen waren. Im Zuge des Evolutionsprozesses hätten sie mit anderen Einzellern eine Symbiose eingegangen, wobei die spätere Organelle im Inneren des Wirtorganismus lebte. Die Symbiose könnte entstanden sein, als die spätere Wirtszelle das Bakterium umschloss, aber aufgrund eines genetischen defekts nicht "verdauen" konnte, so dass es weiterlebte und zur Organelle wurde. Der Wirtorganismus bot beispielsweise Schutz (etwa gegen Fressfeinde oder Austrocknen), der Gastorganismus (etwa ein photosynthetisierender Organismus) lieferte im Ausgleich Stoffwechselprodukte. Die Symbiose habe sich im weiteren Verlauf zu einer gegenseitigen Abhängigkeit entwickelt, in der keiner der beiden Partner mehr ohne den anderen überleben konnte. Beispielsweise verlor die Organelle einen Großteil ihres genetischen Materials.
Wir leben heute im Vergleich zu der Uratmosphäre in einer sauerstoffreichen Welt. Auch wenn dieser Sauerstoff heute zu einem Großteil von Pflanzen produziert wird, läßt sich mit dieser Hypothese sagen, dass er, historisch gesehen, von der Photosynthese von Bakterien stammte. Die Organellen der Photosynthese, die Chloroplasten, stammten dieser Theorie zufolge aus einer Symbiose von Prokaryonten, so dass die Quelle des Sauerstoffes, entwicklungsgeschichtlich letztendlich bakteriell ist.
Genetische Vergleiche deuten darauf hin, dass Chloroplasten von Cyanobakterien und Mitochondrien von aeroben Purpurbakterien abstammen.
Es gibt heute eine Reihe von Hinweisen, die die Endosymbiontenhypothese als wahrscheinlich erscheinen lassen:
- Man kann heute bei unterschiedlichen Lebewesen verschiedene Stadien zwischen Symbiose und Endosymbiose beobachten, d.h. ein derartiger Mechanismus ist denkbar.
- Korallen und einige Muscheln leben in Symbiose mit Algen oder Bakterien, die im Zellinneren des Wirtes leben.
- Die Wurzeln einiger Pflanzen leben in Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterien.
- Einige Dinoflagellaten leben mit einzelligen Algen, die in Zukunft zu Chloroplasten werden könnten.
- Chloroplasten und Mitochondrien sind von ihrem Aufbau her Prokaryonten. (Kein Zellkern, ringförmige DNA, Größe entspricht kleinen Bakterien). Sie stellen ihre eigenen Proteine her. Ihre Ribosomen ähneln denen der Bakterien, nicht denen der Wirtszelle.
- Die DNA-Sequenzen der Chloroplasten und Mitochondrien ähneln denen anderer Prokaryonten, und weisen daher eine Abstammung von den Prokaryonten hin. Ein Vergleich mit der Wirts-DNA weist auf keine Abstammung der Organellen vom Wirt hin.
- Chloroplasten und Mitochondrien sind von zwei Doppelmembranen umgeben, wobei, der Hypothese entsprechend die äußere beim "Verschlucken" des Bakteriums hinzugekommen ist.