In diesem Video geht es um die Endosymbiontentheorie. Die Theorie besagt, dass es manche Zellorganellen gibt, die im Laufe der Evolution durch Endosymbiose entstanden sind und früher einmal selbständige Organismen waren. Oder anders, etwas einfacher formuliert: Nach der Endosymbiontentheorie hat eine Zelle eine andere Zelle dauerhaft aufgenommen. Die aufgenommene Zelle, die zuvor noch für sich existierte, verlor im Laufe der Zeit einen Teil ihres Erbguts und damit auch ihrer Funktionen und auch die Fähigkeit, autonom - selbständig - in ihrer Wirtszelle leben zu können. Auf diese Weise ist die aufgenommene Zelle zu einem Zellorganell der Wirtszelle geworden.
Auf welche Zellorganellen trifft dieser Vorgang zu?
Ihr merkt selbst: Es geht um eine Theorie zur Bildung von bestimmten Zellorganellen - und zwar den Mitochondrien und Plastiden. Zellorganelle sind nichts anderes als Zellbestandteile - wenn wir uns heutige, eukaryotische Zellen - Zellen mit Zellkern angucken wie z.B. die pflanzliche oder die tierische Zelle, fällt auf, dass sie aus unterschiedlichen Zellorganellen besteht. Und wenn man bei der Evolution unserer eukaryotischer Zelle die Entstehung von Plastiden - darunter gehören z.B. die Chloroplasten - und Mitochondrien nachvollziehen möchte, dann muss man sich zwangsweise mit der Endosymbiontentheorie auseinandersetzen - weil die Entstehung beider Organelle auf eine mehrfach, unabhängig voneinander stattgefundene Endosymbiose zurückzuführen ist.
Wie lief der Vorgang der Endosymbiose ab?
Dazu ist es sinnvoll, sich erstmal klar zu machen, was überhaupt eine Endosymbiose ist. Unter dem Begriff Symbiose versteht man ein Zusammenleben (von zwei unterschiedlichen Arten), das für beide von Vorteil ist. Endo bedeutet innen: die vorteilhafte Koexistenz beider Arten beruht also darauf, dass eine Art im Inneren der anderen Art lebt.
Wie genau kam es dazu? Vor schätzungsweise 1,5 bis 2 Mrd. Jahren trafen zwei Einzeller aufeinander - bei dem einen Einzeller handelt es sich wahrscheinlich um ein Archaebakterium - dem Vorläufer unserer heutigen, eukaryotischen Zelle - einer Zelle mit Zellkern. Bakterien gehören zu den sogenannten Prokaryoten - Zellen ohne Zellkern. Es wird jedoch angenommen, dass es sich beim Archaebakterium bereits um einen primitiven Eukaryoten handelt, der aus einem Prokaryoten hervorging und einen Zellkern besitzt - ebenso wie das Endoplasmatisches Reticulum - ein Zellorganell, das durch Einstülpungen und anschließender Abschnürung der Zellmembran entstanden ist.)) Beim anderen Einzeller handelt es sich um ein sogenanntes alpha-Proteobakterium - einem Prokaryoten ohne Zellkern.
Das Aufeinandertreffen von Archaebakterium und Proteobakterium fällt in eine Zeit, in der eine bestimmte Gruppe von Bakterien - die sogenannten Cyanobakterien - in einem Stoffwechselprozess, der heute als Fotosynthese bekannt ist, erstmals molekularen Sauerstoff - O2 - produzieren. Die Produktion hat logischerweise die Konsequenz, dass die Sauerstoffkonzentration in den Meeren und schließlich auch in der Atmosphäre deutlich anstieg. Für die meisten auf dem Planeten lebenden Organismen - allesamt Einzeller - war diese Entwicklung verheerend, weil sie nicht in der Lage waren, derartige Bedingungen zu tolerieren - für sie war Sauerstoff ein Zellgift und in vielen Fällen toxisch. Dies traf auch auf das Archaeobakterium zu.
Einige Prokaryoten entwickelten jedoch Strategien, die größeren Mengen Sauerstoff zunächst zu entgiften und sich später sogar zunutze zu machen - unter anderem das Proteobakterium verwendete Sauerstoff bereits als Teil seines Stoffwechsels. Als das Archaebakterium und das Proteobakterium aufeinandertrafen, nahm das Archaebakterium das Proteobakterium in sich auf - ein Vorgang den man auch als Endocytose bezeichnet. Dabei stülpt sich die Zellmembran des Archaebakteriums um die Zelle des Proteobakteriums ein und bildet eine kleine Tasche. Diese Tasche vertieft sich und bildet schließlich ein Vesikel, also einen membranumhüllten Kreis, indem sich die Tasche so vertieft, dass sie sich von der Plasmamembran abschnürt und mitsamt ihrem Inhalt - dem Proteobakterium - ins Zellinnere gelangt. Wenn wie hier im Beispiel feste Bestandteile ins Zellinnere transportiert werden, spricht man auch von einer Phagcytose - die Phagocytose also als eine Form der Endocytose. Das Besondere dieser Phagocytose: Das Proteobakterium - das spätere Mitochondrium - wurde bei diesem Vorgang nicht verdaut. Stattdessen verblieb es in der Zelle - es wurde quasi zum Untermieter. Der Vorteil für das Archaebakteriums durch die Aufnahme des aeroben - sauerstoffatmendem - Proteobakteriums liegt auf der Hand: Das Archaebakterium konnte in einer sich mit Sauerstoff anreichernden Umgebung von der Eigenschaft des Proteobakteriums profitieren, Sauerstoff zu verstoffwechseln und damit abzubauen.
Mehr zur Endosymbiontentheorie in diesem Video. LG und lasst gern ein Abo da! :)