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Teoria endosimbiotica definizione

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(biologia evolutiva) Una teoria che suggerisce che gli organelli come i mitocondri e i cloroplasti all’interno della cellula eucariotica sono nati come risultato della precoce endosimbiosi tra endosimbionti procarioti e cellula ospite eucariotica. Sinonimo: simbiogenesi.

La teoria endosimbiotica è una delle teorie evolutive ancora oggi prevalenti. Si presume che un’endosimbiosi sia avvenuta tra le prime forme di vita. Questa forma di simbiosi coinvolge una cellula più grande che funge da ospite e una cellula più piccola che viene chiamata endosimbionte. Nella teoria endosimbiotica, si suppone che la cellula più grande fagociti o prenda la cellula più piccola. La cellula più grande rappresenta la cellula eucariotica di oggi, mentre la cellula più piccola, la cellula procariotica.
Una cellula eucariotica si distingue da una cellula procariotica per la presenza di strutture cellulari legate alla membrana chiamate organelli. E sulla base di questa teoria, gli organelli mitocondri e cloroplasti sono presumibilmente i primi endosimbionti procarioti che erano stati accolti. Sono rimasti all’interno della cellula ospite per così tanto tempo che si sono trasformati in quegli organelli semi-autonomi che conosciamo oggi.

Endosimbiosi

L’endosimbiosi è una delle molte forme di relazioni simbiotiche (simbiosi) che si verificano tra gli organismi. Nell’endosimbiosi, l’endosimbionte vive nel corpo del suo ospite. L’endosimbiosi si verifica naturalmente fino ad oggi. Un esempio è l’interazione biologica tra il Rhizobium e le piante leguminose. Il Rhizobium è l’endosimbionte che si trova all’interno delle radici dei legumi e fissa l’azoto atmosferico in una forma pronta per essere utilizzata dal legume. Il legume, a sua volta, fornisce al rizobio metaboliti come malato e succinato dalla fotosintesi. In biologia evolutiva, l’endosimbiosi è diventata il precetto della teoria endosimbiotica, che è stata concettualizzata per la prima volta dal botanico Konstantin Mereschkowski (4 agosto 1855 – 9 gennaio 1921), e poi sostenuta da prove scientifiche da Lynn Margulis 1938-2011.
Secondo la teoria endosimbiotica, l’endosimbiosi è diventata il mezzo attraverso il quale si sono formati organelli come i mitocondri e i cloroplasti nelle cellule eucariote.1 I sostenitori di questa teoria hanno ipotizzato che circa 1,5 miliardi di anni fa una cellula più grande abbia accolto dei procarioti (batteri) più piccoli e liberi e che all’interno della cellula i procarioti abbiano vissuto come endosimbionti.
I risultati della ricerca che sembrano sostenere questa teoria implicano che i mitocondri sono sorti dai proteobatteri (come il clade SAR11)2 mentre i cloroplasti sono sorti dai cianobatteri (in particolare i cianobatteri che fissano l’azoto)3.
L’indicazione che questa teoria è plausibile si basa sulle stesse caratteristiche condivise da questi organelli e dai loro antenati procarioti. Alcune delle caratteristiche comuni sono le seguenti:

• Sia i mitocondri che i plastidi sono in grado di riprodursi da soli attraverso un processo simile alla fissione binaria procariotica.
• Sia i mitocondri che i plastidi hanno un singolo DNA circolare simile a quello dei batteri in termini di dimensioni e struttura, ma diverso da quello del nucleo della cellula.
• Le porine nelle membrane esterne dei mitocondri e dei cloroplasti sono simili a quelle della membrana cellulare batterica. La cardiolipina, un lipide di membrana, si trova solo nella membrana cellulare batterica e nella membrana mitocondriale interna.

Altri pensieri evolutivi

Esperimento Miller-Urey

L’età della Terra è stimata intorno ai 4,54 miliardi di anni e la vita è esistita e iniziata circa 3,5 miliardi di anni fa o prima. La moderna teoria dell’abiogenesi sostiene che la vita sulla Terra iniziò quando le prime entità viventi presero materiali non viventi. Hanno usato questi composti organici per produrre biomolecole e altri elementi costitutivi della vita. I processi biochimici, come l’autoreplicazione, l’autoassemblaggio, l’autocatalisi e la formazione di membrane cellulari, hanno probabilmente portato all’emergere di entità viventi. Questi processi sono stati ritenuti graduali e composti da più eventi.

Nell’esperimento Miller-Urey, i risultati hanno indicato che la Terra simulata-primitiva ha favorito le sintesi chimiche delle strutture fondamentali della membrana cellulare. Mescolando i gas metano, ammoniaca, idrogeno e acqua e poi facendoli scoccare elettricamente si è avuta la formazione di aminoacidi.

Zuppa prebiotica

Circa quattro miliardi di anni fa, la Terra era ostile alla vita. Nessuna forma di vita poteva esistere a causa delle dure condizioni. Alla fine, si formarono semplici composti organici. Il modello ipotetico della Terra primordiale con condizioni che portarono alla sintesi di composti organici semplici è chiamato zuppa prebiotica (primodriale). Alexander Oparin 1894-1980 e John Burdon Sanderson Haldane 1892-1964 furono quelli che concepirono questa idea e formularono indipendentemente teorie che collettivamente divennero la teoria dell’origine eterotrofa della vita. Entrambi teorizzarono che la prima atmosfera terrestre era un’atmosfera chimicamente riducente. Essa aiutava a produrre tali composti organici. Man mano che questi composti venivano prodotti, si accumulavano e formavano una cosiddetta zuppa prebiotica. Con il tempo, questi semplici composti organici si trasformarono in polimeri organici più complessi. A lungo andare, nacque la vita. Le prime entità di vita presero e usarono le molecole organiche per prosperare e sopravvivere nel brodo prebiotico. Hanno teorizzato che le prime forme di vita fossero eterotrofe. Prove recenti, tuttavia, suggeriscono che gli autotrofi sono probabilmente i primi organismi.

Ipotesi del mondo RNA

Le quattro principali biomolecole essenziali alla vita sono gli acidi nucleici (es.RNA, DNA), i carboidrati (vari zuccheri), i lipidi (grassi) e gli aminoacidi (costituenti delle proteine). Si ipotizza che la vita primitiva sia basata sull’RNA poiché l’RNA potrebbe essere sia un materiale genetico che un catalizzatore. La transizione delle forme di vita primitive in esseri viventi unicellulari è avvenuta gradualmente per molti milioni di anni.

Vedi anche

• Simbiosi
• Endosimbiosi
• Abiogenesi
• Prokaryote
• Eukaryote
• Mitocondrio
• Cloroplasto
• Organello

Riferimento

1. endosimbiosi. (n.d.). Collins English Dictionary – Complete & Unabridged 10th Edition. Retrieved from Dictionary.com website http://dictionary.reference.com/browse/endosymbiosis.
2. “I mitocondri condividono un antenato con SAR11, un microbo marino globalmente significativo”. (2011). Retrieved from ScienceDaily Link.
3. Deusch, O.; et al. (2008). “Geni di origine cianobatterica nei genomi nucleari delle piante indicano un antenato plastidico eterocistico”. Mol. Biol. Evol 25: 748-761

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