UGent

Wat is endosymbiose?

Auteur: http://evolution.berkeley.edu

De Moderne Synthese stelde vast dat doorheen de tijd natuurlijke selectie, werkend op mutaties, nieuwe adaptaties en nieuwe soorten kon voortbrengen. Maar wilde dat zeggen dat nieuwe afstammingslijnen en adaptaties enkel gevormd worden door af te takken van oudere en de genen van de oudere lijn over te erven? Sommige onderzoekers antwoordden: “neen”. Evolutionist Lynn Margulis (geboren 1938 toonde aan dat een zeer belangrijk moment in de geschiedenis van het leven waarschijnlijk het samenkomen van twee of meer afstammingslijnen via symbiose inhield.
 
Symbiotische microben = eukaryote cellen?
Fig. 1: Lynn Margulis

 
 
 
 
 
Fig. 2: Margulis en anderen ontwikkelden de hypothese dat chloroplasten (evolueerden uit cyanobacteriën (Fig. 3)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
In de late jaren zestig bestudeerde Margulis (Fig. 1) de structuur van cellen. Mitochondriën zijn bijvoorbeeld kronkelige lichaampjes die de energie genereren die noodzakelijk is voor metabolisme. Voor Margulis leken ze opvallend sterk op bacteriën. Ze wist dat wetenschappers al sinds de ontdekking van mitochondriën op het einde van de 19de eeuw door deze gelijkenis getroffen werden. Sommigen suggereerden zelfs dat mitochondriën waren begonnen uit bacteriën die in permanente symbiose leefden in de cellen van dieren en planten. Er waren parallelle voorbeelden in alle plantaardige cellen. Algen- en plantencellen hebben een tweede set aan lichaampjes die ze gebruiken om de fotosynthese mee uit te voeren. Bekend als chloroplasten, vangen ze binnenkomende zonne-energie op. De energie drijft biochemische reacties aan zoals het combineren van water en koolstofdioxide om organische materie te maken. Chloroplasten, zoals mitochondriën, vertonen een opvallende gelijkenis met bacteriën. Wetenschappers raakten ervan overtuigd dat chloroplasten (Fig. 2) zoals mitochondriën evolueerden uit symbiotische bacteriën – meerbepaald dat zij afstammen van cyanobacteriën (Fig. 3), de lichtgebruikende kleine organismen die overvloedig aanwezig zijn in oceanen en zoet water.
Wanneer een van haar professoren DNA zag in chloroplasten was Margulis niet verwonderd. Dat is tenslotte net hetgeen je zou verwachten van een symbiotische partner. Margulis verscherpte voor het grootste deel van de rest van de jaren ’60 haar argument dat symbiose (boven) een onerkende maar zeer belangrijke kracht is in de evolutie van cellen. In 1970 publiceerde ze haar argument in The Origin of Eukaryotic Cells.
Het bewijs in de genetica
Tijdens de jaren zeventig ontwikkelden wetenschappers nieuwe instrumenten en methoden om genen van verschillende soorten te vergelijken. Twee teams van microbiologen – één geleid door Carl Woese, en de andere door W. Ford Doolittle aan de Dalhousie universiteit in Nova Scotia – bestudeerden de genen in de chloroplasten van enkele soorten algen. Ze vonden dat de chloroplastgenen weinig gelijkenis vertoonden met de genen in de celkernen van de algen. Chloroplast DNA, zo blijkt, is cyanobacterieel DNA. Het DNA in mitochondriën gelijkt daarbij op dat in een groep bacteriën, waaronder het type bacteriën dat tyfus veroorzaakt (Fig. 4). Margulis heeft volgehouden dat eerdere symbiosen hielpen om cellen met een kern te bouwen. Bijvoorbeeld werden spiraalvormige bacteriën, spirocheten genaamd, geïncorporeerd in alle organismen die delen door mitose. Staarten aan cellen zoals spermatozoïden waren uiteindelijk het gevolg. De meeste onderzoekers blijven sceptisch over deze bewering.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4: Mitochondriën worden verondersteld af te stammen van nauwe verwanten van tyfus-veroorzakende bacteriën.
 
Het is duidelijk dat symbiotische gebeurtenissen een grote impact hebben gehad op de organisatie en complexiteit van vele levensvormen. Algen hebben bacteriële partners ingeslikt, en zelf opgenomen in enkelvoudige cellen. Cellen met een kern zijn meer als dicht verweven gemeenschappen dan enkelvoudige individuen. Evolutie is flexibeler dan we totnogtoe aannamen.
Over deze tekst Dit artikel werd met toestemming van de copyrighthouders vertaald. De oorspronkelijke versie is te vinden op http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0/history_24


Vertaler: Wim Boey