Bekend als de endosymbiont-theorie, is het een evolutionaire biologiehypothese die de ontwikkeling van hoger leven toeschrijft aan de endosymbiose van prokaryoten. Het idee werd aan het einde van de 19e eeuw voor het eerst besproken door botanicus Schimper. Ondertussen spreken veel onderzoeksresultaten in het voordeel van de theorie.
Wat is de endosymbiont-theorie?
In de loop van de evolutie zouden volgens de endosymbiont-theorie twee organismen onderling afhankelijk moeten zijn geworden, zodat geen van beide partners zonder de ander kon overleven. De botanicus Schimper publiceerde het idee van de endosymbiont-theorie voor het eerst in 1883, en zijn werk was bedoeld om de oorsprong van chloroplasten te verklaren. De Russische evolutiebioloog Konstantin Sergeyevich Merezhkovsky herzag de endosymbiont-theorie in het begin van de 20e eeuw. De theorie werd echter pas in 1967 bekend, toen ze werd overgenomen door Lynn Margulis. In vereenvoudigde samenvatting stelt de theorie dat eencellige organismen tijdens de evolutie werden opgenomen door andere eencellige organismen. Deze opname zou de ontwikkeling van cellulaire componenten van hogere organismen mogelijk hebben gemaakt. Op deze manier heeft zich volgens aanhangers van de theorie in de loop van de evolutie een steeds complexer leven ontwikkeld. Menselijke celcomponenten gaan dus oorspronkelijk terug naar eencellige organismen. Volgens de theorie ontstonden eukaryoten daarom voor het eerst doordat prokaryote precursororganismen symbiose aangingen. In het bijzonder chemotroof en fototroof bacteriën worden verondersteld te zijn opgenomen door anders prokaryotische cellen van de archaea in een handeling van fagocytose. In plaats van ze te verteren, sloegen de prokaryote cellen ze op, waar ze endosymbionten werden. Aangenomen wordt dat deze endosymbionten uiteindelijk zijn geëvolueerd tot celorganellen in gastheercellen. Gastcel en organel binnen elk komen overeen met eukaryoten. De celorganellen van mitochondria en plastiden dragen nog steeds kenmerken in die zin. Omdat eukaryoten ook bestaan zonder deze beschreven organellen, moeten deze componenten fylogenetisch verloren zijn gegaan of is de theorie niet van toepassing.
Functie en taak
De endosymbiont-theorie noemt de ontwikkeling van mitochondria en plastiden in prokaryote organismen. Aangenomen wordt dat de protozoa met andere cellen in endosymbiose zijn geraakt en in de gastheercellen zijn blijven leven. Tot op heden ziet de wetenschap dat amoeboïde protozoa cyanobacteriën opnemen en erin blijven leven. Waarnemingen als deze lijken de endosymbiont-theorie te ondersteunen. Volgens de endosymbiont-theorie zouden in de loop van de evolutie twee organismen onderling afhankelijk zijn geworden, zodat geen van beide partners zonder de ander zou kunnen overleven. De resulterende endosymbiose zou ertoe hebben geleid dat de organellen elk delen van het genetisch materiaal verloren hebben dat ze niet langer nodig hadden. Men neemt dus aan dat de individuele eiwitcomplexen in de organellen deels zijn samengesteld uit nucleair gecodeerde en deels uit mitochondriaal gecodeerde eenheden. Volgens genoomanalyses zijn plastiden afkomstig van cyanobacteriën, terwijl mitochondria worden geassocieerd met aërobe proteobacteriën. Endosymbiose tussen eukaryoten en prokaryoten is wat wetenschappers primaire endosymbiose noemen. Aan de andere kant, als celorganellen zijn ontstaan door de opname van een eukaryoot met eerder ervaren primaire endosymbiose-gebeurtenis, hebben we het over secundaire endosymbiose. Primaire plastiden bevinden zich in twee envelopmembranen, die volgens de theorie dezelfde zijn als de membranen van de respectieve ingenomen cyanobacterie. Men neemt aan dat er op deze manier drie soorten primaire plastiden en dus drie geslachten van autotrofe organismen zijn ontstaan. Eencellige algen van de Glaucocystaceae bevatten bijvoorbeeld plastiden van de cyanobacterie, evenals rode algen. Zowel groene algen als hogere planten bevatten de meest ontwikkelde plastiden, de bladgroenkorrels. Secundaire plastiden hebben drie of vier omhullende membranen. Secundaire endosymbiosen tussen groene algen en eukaryoten zijn nu bekend, dus Euglenozoa en Chlorarachniophyta hebben mogelijk onafhankelijk primaire endosymbionten opgenomen.
Ziekten en kwalen
Als de endosymbiont-theorie correct is, zoals de huidige stand van het onderzoek suggereert, zijn alle complexen van plantaardige, dierlijke en dus menselijke cellen ontstaan uit een fusie van prokaryoten. Mensen zouden dus het leven zelf aan prokaryoten te danken hebben, maar prokaryoten die in contact komen met mensen zijn ook verantwoordelijk voor tal van ziekten. In dit verband dient bijvoorbeeld te worden verwezen naar de ziektewaarde van de Proteobacteria, die bijzonder relevant zijn in de endosymbiont-theorie. Veel bacteriën van deze divisie worden overwogen pathogenen Dit geldt bijvoorbeeld voor Helicobacter pylori, dat is een staafvormige bacterie die de mens koloniseert maag Met een prevalentie van 50 procent, Helicobacter pylori infectie wordt vaak een van de meest voorkomende chronische bacteriële infecties wereldwijd genoemd. Meer dan 30 miljoen mensen zijn besmet met de bacterie, maar slechts tussen de tien en 20 procent van alle geïnfecteerde mensen ontwikkelt symptomen. Deze symptomen omvatten voornamelijk maagzweren, die de maag or twaalfvingerige darm Infecties met de bacterie worden over het algemeen verantwoordelijk gehouden voor een hele reeks maagaandoeningen, vooral die welke zich manifesteren in een verhoogde afscheiding van maagzuur Bijgevolg, naast zweren van de maag en twaalfvingerige darm, is de bacterie waarschijnlijk ook betrokken bij type B gastritis Testen op bacteriële infectie met de proteobacterie maakt nu deel uit van de gestandaardiseerde diagnose van maagaandoeningen. Afgezien van de genoemde ziekten, wordt chronische infectie met de bacterie nu geclassificeerd als een risicofactor voor maagcarcinoom. Hetzelfde geldt voor MALT lymfoom Er lijkt ook een verband te bestaan tussen infectie en ziekten zoals idiopathische chronische urticaria (netelroos), chronisch immuunsysteem trombocytopenie, ijzertekort bloedarmoede en Parkinson. Helicobacter pylori is hier alleen als voorbeeld besproken. Talrijke andere prokaryoten worden in verband gebracht met de waarde van de ziekte en worden overwogen pathogenen van mensen, dieren en planten.
