Endosymbiontentheorie

Charakteristisch für eukaryotische Zellen sind intrazelluläre, von einer Membran umschlossene Zellorganellen.

Diese Entwicklung zu eukaryotischen Zellen erfolgte vermutlich in zwei groben Schritten:

• Invagination der Plasmamembran
• Endosymbiose

Es wird angenommen, dass ein Archaeon als Urbakterium zunächst eine Symbiose mit einem α-Proteobakterium eingegangen ist. Anschließend folgte die Aufnahme eines Cyanobakteriums.

Die Organellen eines Eukaryoten, die eine einzelne Membran besitzen, entstanden dieser Theorie nach durch die Aufnahme der eigenen Plasmamembran. Diesen Prozess bezeichnet man als Invagination. So entstanden Organellen wie das Endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat oder auch die Kernhülle.

Mit der Aufnahme von Proteobakterien und Cyanobakterien über ein Art Phagozytose konnten Mitochondrien und Plastiden wie Chloroplasten entstehen.

Verschiedene Eigenschaften eukaryotischer Zellen gelten heute als Indizien für die Endosymbiontentheorie:

• Die eigene DNA von Mitochondrien (mtDNA) und Chloroplasten sind sich in ihrer Ringstruktur ähnlich. Sie enthalten außerdem beide Histone und haben Homologien zu der bakteriellen DNA.
• Die Ribosom der Mitochondrien und der Chloroplasten besitzen Ähnlichkeiten zu den Ribosomen von Bakterien (Größe, Zusammensetzung).
• Die Proteinbiosynthese der Bakterien ist bekanntlich durch Antibiotika hemmbar; einige dieser Wirkstoffe beeinflussen auch die Biosynthese mitochondrialer und plastidärer Proteine.
• Die Doppelmembran der Organellen ist ein weiterer Beleg für diese Theorie. Die innere Membran ist dabei vermutlich die ursprüngliche Membran des eingewanderten Bakteriums und die äußere Membran stammt vom Urbakterium.
• Die Zellteilung der Mitochondrien und Chloroplasten erfolgt zudem vor der eigentlichen Zellteilung der Zelle, sie ist also autonom.
• Bei unterschiedlichen Lebewesen sind noch heute Zwischenstadien der Endosymbiose erkennbar (Beispiele: Korallen, Muscheln, Dinoflagellaten)

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