Heading

Endosymbiotische theorie definitie

naamwoord
(evolutiebiologie) Een theorie die suggereert dat de organellen zoals mitochondriën en chloroplasten binnen de eukaryote cel zijn ontstaan als gevolg van de vroege endosymbiose tussen prokaryote endosymbionten en eukaryote gastheercel. Synoniem: symbiogenese.

Endosymbiotische theorie is een van de evolutionaire theorieën die tot op de dag van vandaag gangbaar zijn. Het is een vermoeden dat er een endosymbiose plaatsvond tussen de vroege levensvormen. Bij deze vorm van symbiose is een grotere cel betrokken die als gastheer fungeert en een kleinere cel die endosymbiont wordt genoemd. In de endosymbiotische theorie wordt gesteld dat de grotere cel de kleinere cel opslokt of opneemt. De grotere cel vertegenwoordigt de huidige eukaryote cel, terwijl de kleinere cel de prokaryote cel is.
Een eukaryote cel onderscheidt zich van een prokaryote cel door de aanwezigheid van membraangebonden celstructuren, organellen genaamd. En op basis van deze theorie zijn de organellen mitochondriën en chloroplasten vermoedelijk de vroege prokaryotische endosymbionten die werden opgenomen. Zij verbleven zo lang in de gastheercel dat zij veranderden in de semi-autonome organellen die wij nu kennen.

Endosymbiose

Endosymbiose is een van de vele vormen van symbiotische relaties (symbiose) die voorkomen tussen of onder organismen. Bij endosymbiose leeft de endosymbiont in het lichaam van zijn gastheer. Endosymbiose komt tot op de dag van vandaag in de natuur voor. Een voorbeeld is de biologische interactie tussen Rhizobium en de plant peulvruchten. Rhizobium is de endosymbiont die in de wortels van peulvruchten voorkomt en stikstof uit de lucht vastlegt in een vorm die klaar is voor gebruik door de peulvrucht. De peulvrucht op haar beurt levert Rhizobium metabolieten zoals malaat en succinaat uit de fotosynthese. In de evolutiebiologie werd endosymbiose het voorschrift van de Endosymbiotische Theorie, die voor het eerst werd geconceptualiseerd door de botanicus Konstantin Mereschkowski (4 augustus 1855 – 9 januari 1921), en vervolgens door wetenschappelijk bewijs werd ondersteund door Lynn Margulis 1938-2011.
Volgens de Endosymbiotische Theorie werd endosymbiose het middel waardoor organellen zoals mitochondriën en chloroplasten in eukaryote cellen ontstonden.1 Voorstanders van deze theorie stelden dat ongeveer 1,5 miljard jaar geleden een grotere cel kleinere, vrij levende prokaryoten (bacteriën) opnam en dat binnen de cel de prokaryoten als endosymbionten leefden.
Onderzoeksresultaten die deze theorie lijken te ondersteunen impliceren dat de mitochondriën voortkwamen uit proteobacteriën (zoals de SAR11 clade)2 terwijl de chloroplasten voortkwamen uit cyanobacteriën (vooral de stikstoffixerende cyanobacteriën)3.
De aanwijzing dat deze theorie aannemelijk is, is gebaseerd op dezelfde kenmerken die deze organellen en hun prokaryotische voorouders gemeen hebben. Enkele van de kenmerken die zij gemeen hebben zijn de volgende:

• Zowel mitochondriën als plastiden zijn in staat zich voort te planten door middel van een proces dat verwant is aan prokaryotische binaire splijting.
• Zowel mitochondriën als plastiden hebben enkel cirkelvormig DNA dat qua grootte en structuur vergelijkbaar is met dat van bacteriën, maar verschilt van dat van de celkern.
• De poreinen in de buitenmembranen van mitochondriën en chloroplasten zijn vergelijkbaar met die in het bacteriële celmembraan. Cardiolipine, een membraanlipide, wordt alleen aangetroffen in het bacteriële celmembraan en het binnenste mitochondriale membraan.

Andere evolutionaire gedachten

Miller-Urey experiment

De leeftijd van de aarde wordt geschat op ongeveer 4,54 miljard jaar en het leven bestond en begon uiteindelijk ongeveer 3,5 miljard jaar geleden of eerder. De moderne theorie van abiogenesis stelt dat het leven op Aarde begon toen de eerste levende wezens niet-levende materialen opnamen. Zij gebruikten deze organische verbindingen om biomoleculen en andere bouwstenen van het leven te produceren. Biochemische processen, b.v. zelfreplicatie, zelfassemblage, autokatalyse, en celmembraanvorming, hebben waarschijnlijk geleid tot het ontstaan van levende wezens. Er werd aangenomen dat deze processen geleidelijk verliepen en uit meerdere gebeurtenissen bestonden.

In het Miller-Urey experiment gaven de resultaten aan dat de gesimuleerde primitieve aarde de chemische synthese van de fundamentele structuren van het celmembraan bevorderde. Door gassen methaan, ammoniak, waterstof en water te mengen en vervolgens elektrisch aan te vuren, ontstonden aminozuren.

Prebiotische soep

Rond vier miljard jaar geleden was de Aarde vijandig tegenover leven. Geen enkele levensvorm kon bestaan door de barre omstandigheden. Uiteindelijk ontstonden eenvoudige organische verbindingen. Het hypothetische model van de vroege aarde met omstandigheden die leidden tot de synthese van eenvoudige organische verbindingen wordt de prebiotische (primodriale) soep genoemd. Alexander Oparin 1894-1980 en John Burdon Sanderson Haldane 1892-1964 waren degenen die dit idee bedachten en onafhankelijk van elkaar theorieën formuleerden die samen de heterotrofe oorsprong van het leven theorie werden. Beiden theoretiseerden dat de vroege atmosfeer van de Aarde een chemisch reducerende atmosfeer was. Deze hielp bij de productie van dergelijke organische verbindingen. Toen deze verbindingen werden geproduceerd, stapelden zij zich op en vormden een zogenaamde prebiotische soep. Na verloop van tijd veranderden deze eenvoudige organische verbindingen in complexere organische polymeren. Op den duur ontstond het leven. De eerste levensvormen namen organische moleculen op en gebruikten deze om te gedijen en te overleven in de prebiotische soep. Zij dachten dat de eerste levensvormen heterotroof waren. Recent bewijs suggereert echter dat autotrofen waarschijnlijk de eerste organismen zijn.