Teoria endosimbiotica a originii celulei eucariote

Teoria endosimbiotica a originii celulei eucariote

Este o certitudine ca celula eucariota a provenit din celula procariota ancestrala, dar constituie inca enigme mecanismele prin care s-a ajuns la organizarea eucariota din cea procariota, stiindu-se ca cele 2 tipuri de organizare sunt separate de o enorma discontinuitate structurala si functionala.

Teoria simbiotica a originii celulei eucariote, una dintre cele mai moderne teorii, admite ca eucariotele s-au format printr-un lung proces evolutiv, care a constat intr-o succesiune de simbioze intre diferite tipuri de ancestori procariotici independenti. Conform acestei teorii polifiletice, celula animala are originea in 3 ancestori procariotici primitive independenti, iar cea vegetala in 4 asemenea ancestori procariotici.

Prima simbioza (unire) - La un moment dat, un procariot anaerob detinator al unui genom in protonucleul sau, a inglobat, prin fagocitoza sau invadare, un alt procariot aerob capabil de a produce citocromi, niste proteine cu rol in respiratia celulara, care intervin in oxidarea substantelor organice pana la CO2 si H2O.

Procariotul gazda, prin intermediul procariotului aerob care a devenit protomitocondrie, a capatat astfel capacitatea de a folosi O2 pentru oxidarea substantelor organice, obtinand in acest fel energia celulara.

Ulterior, celula gazda a dobandit noi caracteristici morfologice si functionale devenind celula amiboidala, iar protomitocondria, endosimbiontul, pierzand definitiv autonomia, a suferit modificari structurale si genomice devenind mitocondrie, a carei functie principala este de a inmagazina energia celulara in molecule ATP (adenozintrifosfat).

Bacteria aeroba care a devenit mitocondrie, se pare ca prezenta caracteristicile bacteriilor actuale de tip: Paracoccus si Micrococcus denitrificans.

A doua simbioza - amibele primitive au achizitionat, la suprafata lor, procariote anaerobe mobile, de tipul spirochetelor actuale. Prin aceasta ectosimbioza, s-au format amiboflagelatele, cu posibilitati mult mai mari de mobilitate in mediu, determinate de ondularea coordonata a spirochetei. Un exemplu de asociatie ectosimbiotica se intalneste si azi la protozoarul Myxotricha paradoxa care traieste in intestinul termitelor din Australia.

Din amiboflagelate s-au format primele protiste. De-a lungul unui urias interval de timp, care a durat aproximativ, un miliard de ani, organul motil al amiflagelatelor s-a transformat intr-un aparat mitotic.

A treia simbioza - unele populatii de protiste s-au asociat cu cianobacteriile (alge albastre-verzi) formand, in timp, complexe stabile fotoautotrofe. Cianobacteriile au devenit, ulterior, cloroplaste, componente de baza, care au oferit capacitatea fotosintetica a acestor complexe. A aparut astfel celula eucariota fotosintetizatoare din care au evoluat plantele verzi. In celula plantelor intra nucleul, aparatu mitotic, cloroplastul.

Unii cercetatori (Lewin, 1981) considera ca, cloroplastele ar avea origine in procariote aerobe fotosintetizatoare de tipul Prochloron si nu in cianobacterii.

Realizarea endosimbiozei a fost inlesnita si de faptul ca, probabil, protobiontul gazda si-a pierdut capacitatea de sinteza a peptidoglicanilor, implicit, a peretilor celulari.

Celula eucariota vegetala poate fi considerata, d.p.d.v. genetic o himera provenita din componenti de origini diferite: nucleo-citosolul, mitocondriile si cloroplastele, fiecare avand sisteme genetice proprii.

Se poate concluziona ca, celula eucariota animala este un sistem in care interactioneaza 2 genomuri: nuclear si mitocondrial, iar celula eucariota vegetala este un sistem in care interactioneaza 3 genomuri: nuclear, mitocondrial si cloroplastic.

Argumente in favoarea teoriei simbiotice:

Ø cloroplastele si mitocondriile prezinta materiale si programe genetice proprii. Genele din aceste organite constituie ereditatea extranucleara. Ele sunt capabile de recombinari , mutatii si sinteze proteice, independent de genele nucleare. In acest sens confera organismului eucariot noi caracteristici.

Ø studiile comparative asupra ARNt si a aranjamentului genic la cloroplaste si mitocondrii demonstreaza originea cloroplastelor din cianobacterii.

Ø cloroplastele si mitocondriile apar in celule numai din organite preexistente si nu ,,de novo" (noi)

Ø genele unor procariote transferate in celulele eucariote sunt capabile de sinteze in noile medii.