História da teoria endossimbiótica, o que propõe, exemplos

O Teoria endosimbiótica Oendosimbiose (endo, dentro e simbiose, morar juntos) levanta a origem das diferentes organelas presentes nos eucariotos de relações simbióticas entre procariotos ancestrais.

Nesse relacionamento, uma procaryota foi engolida por um tamanho maior. Eventualmente, o menor organismo não foi digerido, mas sobreviveu e foi incorporado ao citoplasma de seu convidado.

A teoria endosimbiótica procura explicar a origem das organelas eucarióticas, como cloroplastos. Fonte: Pixabay.com

Para ocorrer continuidade evolutiva, ambos os organismos tiveram que ter tempos de replicação semelhantes. A conseqüência de uma divisão sincronizada é que os descendentes do convidado continham o organismo simbionte.

Assim, propõe -se que os cloroplastos sejam o resultado de uma endosimbiose entre um organismo heterotrófico e uma cianobactéria que, com o tempo, se tornou um plastídio. Da mesma forma, especula-se que as mitocôndrias tenham sua origem evolutiva no grupo alfa-proteobactéria.

Embora essas idéias tenham começado a treinar na mente de vários cientistas do século XIX, foi retomado, modificado e apoiado adequadamente em meados dos 60 anos por Lynn Margulis.

Algumas das evidências dessa teoria são a semelhança entre organelas e bactérias em termos de tamanho, organização do genoma, estrutura dos ribossomos e homologia molecular.

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História

1900-1920: Contribuições de Meschkowsky, Portier e Wallien

Para a maioria dos biólogos, a teoria endosimbiótica está instantaneamente associada a Lynn Margulis. No entanto, vários cientistas anteriores a Margulis propuseram hipóteses incipientes para explicar a origem das organelas eucarióticas.

As primeiras idéias relacionadas às teorias endosimbióticas são atribuídas ao botânico russo Constantin Mereschkowsky, que fez uma descrição da origem dos plastídeos (organelas das plantas que incluem cloroplastos, cromoplastos, amiloplast, entre outros) no ano 1905, 1905,.

A abordagem deste autor consiste basicamente em um evento simbiótico entre uma cianobactéria "reduzida" e um convidado. Embora o pensamento do cientista Mereschkowsky fosse inovador para a época, ele não deu uma explicação para a origem das outras organelas eucarióticas.

Em 1918, o biólogo francês Paul Portier notou uma certa semelhança entre bactérias e mitocôndrias. Embora as idéias estivessem no caminho certo, o autor propôs o cultivo de mitocôndrias fora das células, uma metodologia que foi rejeitada por seus colegas.

Em meados dos 20 anos, a origem das mitocôndrias foi estendida pelo biólogo dos Estados Unidos Ivan Wallin, que estava convencido de que essas organelas eram descendentes de organismos procarióticos.

Infelizmente, Wallin não encontrou um mecanismo plausível para a transformação elevada, então a teoria endossimbiótica foi esquecida por alguns anos.

1960: Contribuições de Lynn Margulis

Não foi até os anos 60 quando um jovem pesquisador da Universidade de Boston chamado Lynn Margulis propõe a teoria endossimbiótica em uma evidência bastante robusta, baseada em evidências citológicas, bioquímicas e paleontológicas.

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Atualmente, a teoria endosimbiótica é aceita normalmente, mas no tempo de Margulis suas idéias foram tratadas com ceticismo acentuado - o que causou a rejeição de seu trabalho por mais de 15 periódicos científicos.

O que propõe teoria endossimbiótica?

A origem da primeira célula procariótica remonta a mais de 3.5 bilhões de anos e permaneceram dessa maneira por aproximadamente 1.Adicionais 5 bilhões de anos. Após esse período temporal, presume -se que as primeiras células eucarióticas apareceram, identificadas por sua complexidade, presença de núcleo e organelas.

Dentro da biologia, um dos tópicos mais importantes é a origem e a evolução da célula eucariótica, e uma das teorias que busca explicar é a teoria endossimbiótica.

Isso propõe a origem das organelas dos eventos de simbiose entre organismos procarióticos ancestrais, que com o tempo foram integrados e o corpo engolido foi reduzido e se tornou um componente citoplasmático do maior dos maiores.

Uma das conseqüências da teoria endossimbiótica é a transferência horizontal de genes entre os organismos procarióticos envolvidos na associação simbiótica, da nova "organela" para o genoma nuclear hospedeiro.

Evidência

Em seguida, apresentaremos uma série de evidências gerais que apóiam a teoria endossimbiótica:

Tamanho

O tamanho dos eucariotos (chamadas de cloroplastos ou mitocôndrias) é bastante semelhante ao dos organismos bacterianos atuais.

Ribossomos

Uma das diferenças mais aclamadas entre eucaryot e procariontes reside no tamanho de subunidades grandes e pequenas que compõem os ribossomos - estruturais envolvidos na síntese de proteínas.

Cloroplastos e mitocôndrias têm ribossomos dentro e estes exibem as características dos ribossomos descritos em eubactérias.

Material genético

Tanto os cloroplastos quanto as mitocôndrias são caracterizados por apresentar seu próprio genoma circular - como organismos procarióticos.

Genoma das mitocôndrias

O genoma das mitocôndrias é formado pelos genes que codificam para um pequeno número de RNAs ribossômicos e RNA de transferência que estão envolvidos na síntese de proteínas de organelas em questão.

A grande maioria das proteínas estruturais e enzimas mitocondriais é codificada por genes residentes em material genético nuclear.

A organização do genoma mitocondrial varia extensivamente entre linhagens eucarióticas. No humano, por exemplo, o genoma mitocondrial é uma molécula circular que abriga cerca de 16.569 pares de bases que codificam para dois RNAs ribossômicos, 22 RNA de transferência e apenas 13 proteínas.

Genoma de cloroplasto

Em contraste com o genoma mitocondrial, o dos cloroplastos em um pouco maior e contém as informações necessárias para a síntese de aproximadamente 120 proteínas.

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Conseqüências do genoma das organelas

O modo de divisão peculiar de cloroplastos e mitocôndrias mostra um padrão não -mendeliano. Isto é, a reprodução ocorre através de sua reprodução (como em bactérias) e não pela síntese celular de Novo.

Esse fenômeno ocorre devido à existência de material genético único que não encontramos no núcleo da célula. As mitocôndrias são herdadas pela linha materna e na grande maioria das plantas com reprodução sexual, os cloroplastos são contribuídos para o zigoto de formação pela planta mãe.

Homologias moleculares

Graças ao seqüenciamento de genes, tem sido evidência.

As sequências de DNA das mitocôndrias são marcadamente semelhantes às sequências encontradas em um grupo específico de bactérias chamadas alfa-proteobactérias. Esta evidência indica que o possível organismo que participou do evento endossimbiótico era um alfa-ancestral ancestral.

Por outro lado, as sequências de cloroplastos parecem intimamente relacionadas às cianobactérias, um grupo de eubactérias com a maquinaria enzimática necessária para realizar reações fotossintéticas.

A origem das mitocôndrias

As mitocôndrias atuais poderiam ter emergido por um evento que ocorreu entre 1 e 1.5 bilhões de anos, onde uma grande célula anaeróbica engoliu uma bactéria aeróbica menor, com a maquinaria enzimática necessária para a fosforilação oxidativa.

O corpo aeróbico forneceu ao hóspede a capacidade de gerar mais ATP para cada molécula orgânica degradada.

À medida que a teoria endosimbiótica ganhou aceitação na comunidade científica, a identidade taxonômica dos organismos ancestrais envolvidos na simbiose foi discutida difícil.

Hoje, a idéia de que o grande hóspede era um arcea e os organismos do Engulf (como mencionado anteriormente) era uma alfa -proteobactéria - embora algumas variantes da teoria proponham a uma bactéria anaeróbica, pois existem várias formas anaeróbicas de mitocôndrias como hidrogenossomos.

A origem dos plastidos

Origem dos plastídeos primários

Embora no final dos anos 60 a teoria simbiótica tenha sido apoiada por evidências robustas de vários campos da biologia, não foi até os anos 90 quando os rápidos avanços nas técnicas de sequenciamento e processamento bioinformático mostram evidências no nível molecular.

Estudos comparativos baseados em filogenias moleculares gerenciadas. Além disso, eles demonstraram a transferência de genes do genoma Endosimbiont para o genoma nuclear do hospedeiro.

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Estima -se que o estabelecimento dos primeiros plastídeos tenha ocorrido 1.5 bilhões de anos, embora a figura temporária permaneça controversa entre os cientistas.

Origem de plastídeos secundários

Embora o estabelecimento de uma cianobactéria ancestral dentro de um hóspede procariótico explique a origem dos plastídeos primários, a história evolutiva se torna complexa quando procura explicar a origem dos plásticos secundários que encontramos em alguns organismos fotossintéticos.

Essas plastias secundárias são caracterizadas pela presença de membranas adicionais, ou seja, uma ou duas membranas Características adicionais para as duas membranas que geralmente cercam a organela. Esse número de membranas complica a interpretação, pois se um suíno ancestral de Prokaryota, uma cianobactéria não obteria as três ou quatro membranas.

Portanto, uma resposta engenhosa a esse problema evolutivo foi propor vários eventos de endossimbiose. Nesse contexto, uma célula vegetal com um plastídio existente foi engolido por um segundo convidado e eventualmente reduzido a um plastídio.

Em alguns casos, surge um terceiro evento endossimbiótico. O número de simbiose e a natureza do host são discutidos na literatura, embora haja evidências empíricas que apóiam a idéia de múltiplos eventos de endossimbiose.

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