Ενδοσυμβιωτική θεωρία : η απαρχή της πολυκυτταρικότητας

Η ενδοσυμβιωτική θεωρία προτείνει ότι τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες προήλθαν από τη συμβίωση ενός προκαρυωτικού αερόβιου οργανισμού με ένα κύτταρο-ξενιστή ο οποίος ήταν αναερόβιος ή έπαιρνε την ενέργειά του από τη γλυκόζη. Τα μιτοχόνδρια πιστεύεται ότι προήλθαν από πρωτοβακτήρια και οι χλωροπλάστες από κυανοβακτήρια. Τη θεωρία αυτή επανανακάλυψε η Lynn Margulis το 1967 και από τότε κερδίζει συνέχεια έδαφος.

Ο ξενιστής από τη συμβίωση αυτή κατόρθωσε στην περίπτωση των μιτοχονδρίων να μπορεί να χρησιμοποιεί το οξυγόνο για τις ανάγκες του και να μπορεί να φωτοσυνθέτει στην περίπτωση των χλωροπλαστών. Κατά τη διάρκεια τις εξέλιξης αυτής της συμβιωτικής σχέσεις ο ξενιστής πήρε αρκετές λειτουργίες του προκαρυώτη αλλά τα οργανίδια αυτά βρίσκονται υπό καθεστώς ημιαυτονομίας καθώς παράγουν από μόνα τους κάποια συστατικά απαραίτητα για τη λειτουργία τους, αλλά κάποια άλλα παράγονται από τον πυρήνα.

Αποδείξεις

Για την ανακάλυψη και εν συνεχεία υιοθέτησης αυτής της θεωρίας υπάρχουν κάποιες ισχυρές αποδείξεις. Αυτές είναι οι εξής:

• Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες περιέχουν DNA που είναι πιο κοντά στη μορφή του προκαρυωτικού γενώματος παρά του κυττάρου στο οποίο βρίσκεται. Αυτό διότι το DNA των οργανιδίων αυτών είναι κυκλικό και έχει μικρό μέγεθος.
  
• Τα οργανίδια αυτά αποτελούνται από δύο μεμβράνες, όπου η εσωτερική έχει δομή παρόμοια με αυτήν των προκαρυωτικών κυττάρων και η εξωτερική (μιτοχονδριακή) πιθανώς προέρχεται από τη μεμβράνη του φαγοσώματος του κυττάρου ξενιστή.


• Τα ριβοσώματα των μιτοχονδρίων και των χλωροπλαστών εμφανίζουν δομή παρόμοια με εκείνη των προκαρυωτικών κυττάρων (70s) και ευαισθησία σε αντιβιοτικά όπως ακριβώς και τα βακτήρια.


• Το πρώτο αμινοξύ που τοποθετούν τα ριβοσώματα των οργανιδίων αυτών στην νεοσυντιθέμενη αλυσίδα είναι η Ν-φορμυλομεθειονίνη σε αντίθεση με τα ριβοσώματα του ενδοπλασματικού δικτύου των ευκαρυωτικών κυττάρων που ξεκινούν την πρωτεϊνοσύνθεση με το αμινοξύ μεθειονίνη.


• Η DNA ανάλυση συχνοτήτων και φυλογενετικοί υπολογισμοί προτείνουν ότι το πυρηνικό DNA περιέχει γονίδια που πιθανότατα προέρχονται από πλαστίδια.


• Σε αντίθεση με το πυρηνικό DNA, το χλωροπλαστικό DNA μπορεί να μεταγραφεί με ακρίβεια και πιστότητα από την RNA πολυμεράση του E.coli, ενός βακτηρίου, και το mRNA που προκύπτει μπορεί να μεταφρασθεί τόσο από τα χλωροπλαστικά όσο και από τα βακτηριακά ριβοσώματα.

Η συμβίωση αυτή, που περιγράφηκε παραπάνω είναι το κλειδί της πολυκυτταρικότητας, καθώς μέσω αυτής τα ευκαρυωτικά κύτταρα κατάφεραν να ξεφύγουν από την αναερόβια κατάσταση στην οποία βρισκόντουσαν και να εκμεταλλευτούν το οξυγόνο που έμελλε να γίνει η πιο απαραίτητη ουσία της ζωής. Η απελευθέρωση αυτή από τις αναερόβιες συνθήκες, βοήθησε την περαιτέρω εξάπλωση των ευκαρυωτών και την ανάπτυξη σχέσεων μεταξύ τους που οδήγησαν στην εμφάνιση της πολυκυτταρικότητας από μονοκύτταρους οργανισμούς.