Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

23.1C: Ендосимбіоз та еволюція еукаріотів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    4580

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Еукаріоти, можливо, були продуктом однієї клітини, що охоплює іншу і розвивається з часом, поки окремі клітини не стали єдиним організмом.

    Цілі навчання
    • Охарактеризуйте загальне поняття ендосимбіозу та еволюцію еукаріотів

    Ключові моменти

    • Ендосимбіоз - це поняття однієї клітини, що охоплює іншу, і обидві клітини отримують користь від відносин.
    • Ендосимбіоз спочатку розглядався після спостереження за схожістю між рослинними хлоропластами і вільноживучими ціанобактеріями.
    • Пероксисоми, можливо, були першими ендосимбіонтами, викликаними збільшенням кількості атмосферного кисню в цей момент геологічного часу.
    • З часом ендосимбіонти, можливо, перенесли частину своєї ДНК в ядро господаря, тим самим стаючи залежними від господаря для виживання і завершуючи повну інтеграцію в єдиний організм.

    Ключові умови

    • ціанобактерії: фотосинтезуючі прокаріотичні мікроорганізми, з Phylum Cyanobacteria, колись відомі як синьо-зелені водорості
    • пероксисома: еукаріотична органела, яка є джерелом ферментів, які каталізують виробництво та розпад пероксиду водню і відповідають за окислення довголанцюгових жирних кислот
    • ендосимбіонт: організм, який живе всередині тіла або клітин іншого організму

    Ендосимбіоз і еволюція еукаріотів

    Щоб повністю зрозуміти еукаріотичні організми, необхідно розуміти, що всі існуючі еукаріоти є нащадками химерного організму, який був складом клітини-господаря і клітини (клітин) альфа-протеобактерії, яка «проживала» всередині господаря. Ця головна тема походження еукаріотів відома як ендосимбіоз, де одна клітина охоплює іншу таку, що охоплена клітина виживає, і обидві клітини отримують користь. Протягом багатьох поколінь симбіотичні відносини можуть призвести до двох організмів, які залежать один від одного настільки повністю, що жоден не міг вижити самостійно. Ендосимбіотичні події, ймовірно, сприяли виникненню останнього спільного предка (ДМС) сучасних еукаріотів.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ендосимбіоз: Сучасні еукаріотичні клітини еволюціонували з більш примітивних клітин, які охопили бактерії з корисними властивостями, такими як вироблення енергії. Об'єднавшись, колись незалежні організми процвітали і еволюціонували в єдиний організм.

    Ендосимбіотична теорія

    Ендосимбіотичну теорію вперше сформулював російський ботанік Костянтин Мерешковський в 1905 році. Мерешковський був знайомий з роботою ботаніка Андреаса Шімпера, який спостерігав у 1883 році, що поділ хлоропластів на зелені рослини тісно нагадує поділ вільних ціанобактерій. Шімпер орієнтовно припустив, що зелені рослини виникли внаслідок симбіотичного союзу двох організмів. Іван Валлін поширив ідею ендосимбіотичного походження на мітохондрії в 1920-х роках. Ці теорії спочатку були відхилені або проігноровані. Більш детальні електронні мікроскопічні порівняння між ціанобактеріями та хлоропластами у поєднанні з відкриттям того, що пластиди (органели, пов'язані з фотосинтезом) та мітохондріями, містять власну ДНК, призвели до воскресіння ідеї в 1960-х роках. Ендосимбіотична теорія була просунута і обґрунтована мікробіологічними доказами Лінн Маргуліс в 1967 році.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Хлоропласти у рослин: Еукаріот з мітохондріями охопив ціанобактерію у разі серійного первинного ендосимбіозу, створивши лінію клітин з обома органелами. Ці ціанобактерії стали хлоропластами в сучасних клітині рослин. Ціанобактеріальний ендосимбіонт вже мав подвійну мембрану.

    У 1981 році вона стверджувала, що еукаріотичні клітини виникли як спільноти взаємодіючих утворень, включаючи ендосимбіотичні спірохети, які переросли в еукаріотичні джгутики та вії. Ця остання ідея не отримала великого визнання, оскільки джгутики не мають ДНК і не виявляють ультраструктурної подібності до бактерій або археї. За словами Маргуліса і Доріона Сагана, «життя захопило земну кулю не бойовим шляхом, а шляхом нетворкінгу» (тобто шляхом співпраці). Також розглядалася можливість того, що пероксисомні органели можуть мати ендосимбіотичне походження, хоча їм не вистачає ДНК. Крістіан де Дюв припустив, що вони, можливо, були першими ендосимбіонтами, дозволяючи клітинам протистояти зростаючій кількості вільного молекулярного кисню в земній атмосфері. Однак зараз здається, що вони можуть утворитися de novo, суперечивши думці про те, що вони мають симбіотичне походження.

    Вважається, що протягом тисячоліть ці ендосимбіонти перенесли частину власної ДНК в ядро клітини-господаря під час еволюційного переходу від симбіотичного співтовариства до створеної еукаріотичної клітини (званої «серійним ендосимбіозом»). Ця гіпотеза вважається можливою, оскільки сьогодні з наукового спостереження відомо, що передача ДНК відбувається між видами бактерій, навіть якщо вони не тісно пов'язані між собою. Бактерії можуть займати ДНК зі свого оточення і мають обмежену здатність включати її у власний геном.