Endosymbiontentheorie

Die Endosymbiontentheorie besagt, dass die Mitochondrien der tierischen Zellen und Chloroplasten der pflanzlichen Zellen ursprünglich freilebende Bakterien waren, die von den eukaryotischen Zellen "verschluckt" und im Laufe der Evolution zu Zellorganellen wurden. Mittlerweile sind Mitochondrien und Chlorplasten von den eukaryotischen Zellen abhängig, und könnten nicht mehr ausserhalb der Zellen überleben.

Mitochondrien und Chloroplasten sind Zellorganellen. Es wird angenommen, dass die Mitochondrien, welche in tierischen Zellen durch oxidative Phosphorylierung Energie für die Zelle produzieren, von Proteobakterien abstammen. Die Chloroplasten hingegen waren ursprünglich vermutlich Cyanobakterien (auch Blaualgen genannt), und produzieren für pflanzliche Zellen energie durch Photosynthese.

Beweise für die Endosymbiontentheorie (endo = innen, innerhalb; symbiosis = Zusammenleben) gibt es viele. Zum Beispiel enthalten sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten noch ihre eigene DNA, während die DNA der "Wirtszelle" in ihrem Zellkern sitzt. Ihr genetischer Code weicht auch leicht von dem der DNA im Zellkern ab und ähnelt in einigen Punkten noch der ursprünglichen Bakterien-DNA.

Bakterien sind fähig, untereinander DNA auszutauschen. Es wird vermutet, dass so ein Teil der ursprünglichen Bakterien-DNA im Laufe der Evolution in den Zellkern der eukaryotischen Zelle übertragen wurde. Dadurch konnte die Zelle sicherstellen, dass die neugewonnenen Partner sie nicht mehr verlassen werden, da sie nun nicht mehr allein überleben konnten. Die Endosymbionten hingegen konnten dadurch Energie sparen, da sie viele lebensnotwendigen Vorgänge nicht mehr selbst ausführen mussten, sondern alles Notwendige von ihrer Wirtszelle bekamen. Dafür wurden sie zu Kraftwerken der Wirtszelle. In ihrer DNA enthalten Mitochondrien und Chloroplasten heute fast nur noch die DNA-Abschnitte, welche für die Proteine und Substanzen codieren, die der Energieherstellung dienen. Mitochondrien und Chloroplasten sind durch mehr als eine Membran von dem Rest der Zelle abgegrenzt. Die innere Membran ähnelt eher einer bakteriellen Membran, während die äussere(n) eher eukaryotischen Membranen ähneln Dies lässt sich dadurch erklären, dass beim "Verschlucken" der ursprünglichen Bakterien durch die Wirtszelle das Bakterium durch die Zellmembran gehen musste. Dafür musste es an die Zellmembran andocken und sie nach und nach Innen biegen bis es im Innern der Zelle war. Dabei schloss sich der das Bakterium umhüllende Teil wie ein Ball, wodurch die äussere Membran(en) der neuen Endosymbionten entstanden.

Bakterien vermehren sich durch Teilung. Auch Chloroplasten und Mitochondrien ist diese Fähigkeit erhalten geblieben. Wenn die Zelle mehr Energie braucht als sie zum gegebenen Zeitpunkt produzieren kann, teilen sich Mitochondrien oder Chloroplasten genauso wie Bakterien innerhalb der Wirtszelle.

Übrigens werden diese Zellorganellen nur von der Mutter an ihr Kind vererbt. Sie lagert sie nämlich in der Eizelle ein. Bei der Befruchtung durch das Spermium erhält das Ei bloss die DNA des Vaters. Dadurch lassen sich gewisse Spezialfälle der Vererbung erklären, nämlich die Eigenschaften, die sich nicht vom Vater auf den Nachwuchs übertragen lassen sondern nur von der DNA der Mutter abhängen.