תיאוריה אנדוסימביוטית: כיצד התאים האוקריוטים מתפתחים

התיאוריה האנדוסימביוטית היא המנגנון המקובל לאופן התאים האוקריוטים התפתח מתאים פרוקריוטים. זה כרוך בקשר שיתופי בין שני תאים המאפשרים לשניהם לשרוד - ובסופו של דבר הובילו להתפתחות כל החיים על כדור הארץ.

הוצע לראשונה על ידי הביולוג מאוניברסיטת בוסטון לין מרגוליס בסוף שנות השישים, תורת האנדוסימביונט הציעה כי האברונים העיקריים של תא אוקריוטי היו למעשה תאים פרוקריוטים פרימיטיביים שנבלעו על ידי אחר, גדול יותר תא פרוקריוטים.

התיאוריה של מרגוליס איטית לזכות בהשלמה, ועמדה בתחילה ללעג בתוך הביולוגיה המיינסטרית. מרגוליס ומדענים אחרים המשיכו לעבוד בנושא, אולם כעת התיאוריה שלה היא הנורמה המקובלת בתוך חוגים ביולוגיים.

במהלך המחקר של מרגוליס על מקורם של תאים אוקריוטים, היא בחנה נתונים על פרוקריוטות, אאוקריוטות ואורגנלים, והציעה סוף סוף לדמיון בין פרוקריוטות ואורגנלים, בשילוב עם הופעתם ברשומת המאובנים, הוסברו בצורה הטובה ביותר על ידי משהו שנקרא "אנדוסימביוזה" (כלומר "לשתף פעולה" בפנים. ")

בין אם התא הגדול יותר סיפק הגנה לתאים הקטנים יותר, או שהתאים הקטנים יותר סיפקו אנרגיה לתא הגדול יותר, נראה שהסידור הזה מועיל הדדית לכל הפרוקריוטים.

אמנם זה נשמע כמו רעיון מופרך בהתחלה, אולם אין להכחיש את הנתונים לגיבויו. האברונים שנראו כאילו היו תאים משלהם כוללים את מיטוכונדריה ובתאים פוטוסינתטיים, הכלורופלסט. לשני האברונים הללו DNA משלהם משלהם ריבוזומים שלא תואמים את שאר התא. זה מצביע על כך שהם יכולים לשרוד ולהתרבות בעצמם.

למעשה, ה- DNA שבכלורופלסט דומה מאוד לחיידקים פוטוסינתטיים הנקראים ציאנובקטריה. ה- DNA במיטוכונדריה דומה ביותר לזה של החיידק הגורם לטיפוס.

לפני שהפרוקריוטים הללו הצליחו לעבור אנדוסימביוזה, הם כנראה היו צריכים להפוך לאורגניזמים קולוניאליים. אורגניזמים קולוניאליים הם קבוצות של אורגניזמים פרוקריוטים חד תאיים, החיים בסמיכות לפרוקריוטים חד-תאיים אחרים.

למרות שהאורגניזמים החד-תאיים האינדיבידואליים נותרו נפרדים ויכלו לשרוד באופן עצמאי, היה יתרון כלשהו לחיות קרוב לפרוקריוטים אחרים. בין אם זו הייתה פונקציה של הגנה או דרך להשיג יותר אנרגיה, הקולוניאליזם צריך להיות מועיל באופן כלשהו לכל הפרוקריוטים המעורבים במושבה.

ברגע שדברים חיים חד-תאיים אלה היו בקרבה מספיק זה לזה, הם לקחו את הקשר הסימביוטי שלהם צעד אחד קדימה. האורגניזם החד-תאי הגדול יותר עטף אורגניזמים אחרים, קטנים יותר, חד תאיים. בשלב זה הם כבר לא היו אורגניזמים קולוניאליים עצמאיים, אלא במקום זאת היו תא אחד גדול.

כאשר התא הגדול יותר שהתעטף התאים הקטנים יותר התחיל להתחלק, נוצרו עותקים של הפרוקריוטים הקטנים יותר בפנים והועברו לתאי הבת.

בסופו של דבר הפרוקריוטים הקטנים יותר שנמצאו הותאמו והתאימו והתפתחו לכמה מהאברונים שאנו מכירים כיום בתאים אוקריוטיים כמו המיטוכונדריה והכלורופלסטים.

אורגנלים אחרים נבעו בסופו של דבר מהאברונים הראשונים הללו, כולל הגרעין בו שוכן ה- DNA באיקריוטה, הריקוד האנדופלסמטי ומנגנון גולגי.

בתא האוקריוטי המודרני, חלקים אלה ידועים כאיברונים קשורים לקרום. הם עדיין לא מופיעים בתאים פרוקריוטים כמו חיידקים וארכיאה, אך הם קיימים בכל האורגניזמים המסווגים תחת תחום האוקריה.