War das Mitochondrium oder der Chloroplast zuerst?

Ich weiß immer noch nicht, ob das Mitochondrium oder der Chloroplast zuerst war? Ich habe im Internet und in diversen Büchern danach gesucht, aber nichts gefunden. Hat jemand die Antwort und eine Theorie, die diese Antwort stützt?

Antworten (4)

Mitochondrien haben sich vor den Chloroplasten entwickelt.

Wir wissen das, weil Mitochondrien eine monophyletische Gruppe bilden: zB geht alles Leben mit Mitochondrien auf einen einzigen gemeinsamen Vorfahren zurück ( Quelle ). Da die Gruppe mit Chloroplasten-Gruppen innerhalb dieser Gruppe ist, muss es der Fall sein, dass entweder (a) Chloroplasten von einem Organismus erhalten wurden, der bereits Mitochondrien hatte, oder (b) Chloroplasten unabhängig voneinander durch mehrere Linien innerhalb der eukaryotischen Gruppe verloren gingen und dann viele von diesen Linien haben Chloroplasten durch sekundäre Endosymbiose wiedererworben. Da (a) eine (viel) sparsamere Erklärung ist, ist es sinnvoll, sie zu akzeptieren.

Geradlinig und überzeugend.

Nach meiner Kenntnis war dies der molekulare und zelluläre Evolutionsweg des Lebens.

  • Synthese essentieller Bausteine ​​(Fettsäuren, Aminosäuren, Cofaktoren...)
  • Kondensation von Bausteinen
  • Erste RNA-Replikation; RNA-Genome (Unterscheidung zwischen genomischer und
    funktioneller RNA, primitiver Metabolismus)
  • Ribosomen und erste matrixabhängige Translationsmaschinerie
  • Kopieren von RNA in DNK (rNDP-Reduktase, reverse Transkriptase)
  • PROGENOTEN (DNA-Genom, Introns in Genen, langsames Wachstum, anaerobe Heterotrophe )

Von hier aus haben Sie zwei Hauptzweige, Organismen mit verzweigten Lipiden und mit unverzweigten Lipiden (der erste wird zu Archaeen und der letztere zu Urkaryoten und Bakterien).

Bei den Urkaryoten haben Sie eine Auswahl an Komplexität. Ihr Wachstum ist ineffizient und sie tolerieren zusätzliche DNA. Bakterien begünstigten effizientes Wachstum, Autotrophie und den Verlust zusätzlicher DNA.

An diesem Punkt trat (vermutlich) die Endosymbiose auf, und die Bakterien wurden zu einem sehr spezialisierten Parasiten. Mitochondrien haben, wie Sie wahrscheinlich wissen, ihr eigenes Genom, das sich unabhängig vom Kerngenom repliziert. Zellen und Mitochondrien wurden dauerhaft verbunden, als die Mitochondrien „beschlossen“ haben, Teile ihres Genoms in den Kern zu verlagern und ihr Genom in das des Wirts zu integrieren.

Jetzt haben wir die ersten eukaryotischen Organismen, die den heutigen ähnlich sind. Sie waren heterotroph, aber es trat ein weiteres Ereignis von Endosymbiose auf. Das war die Bildung von Chloroplasten.

Viele Leute denken, dass die Autotrophie im Vergleich zur Heterotrophie primitiver ist. Das stimmt einfach nicht. Die Bedingungen, als diese Organismen entstanden, waren ganz andere. Bausteine ​​waren leicht verfügbar und reichlich vorhanden, sodass die Organismen alle miteinander „befreundet“ waren. Als die Nahrung knapp wurde, begann der selektive Druck, die Arten in verschiedene Richtungen zu drängen (Autotrophie).

Ich habe keine endgültige Antwort, aber ich kann argumentieren, dass Mitochondrien vor Chloroplasten entstanden sind, obwohl zwischen ihren frei lebenden Vorfahren - a -Proteobacterium und Cyanobacteria, letzteres scheint in der Evolution älter zu sein.

Ich habe folgende Punkte, um dieses Argument zu stützen:

  • Die Organismen, die Chloroplasten haben, haben auch Mitochondrien, aber das Gegenteil ist nicht der Fall.
  • Es gab Fälle von sekundärer Endosymbiose (insbesondere bei Chromaveolata ), bei denen Organismen, die bereits Chloroplasten enthielten, in einem anderen Wirt zu endosymbiotischen Organellen wurden.
  • Es gibt einen sehr aktuellen Fall von Endosymbiose eines Chloroplasten-ähnlichen Organells namens Spheroid Bodies in der Diatomee Rhopallodia gibba , die bereits eine sekundäre Plastide hat. Siehe das .

Normalerweise hat eine Zelle viele Mitochondrien, aber weniger Chloroplasten. Dies sagt zwar nicht viel über das Evolutionsalter aus, aber eine höhere Anzahl ermöglicht den Transfer von Genen von Organellen zum Kern, wenn man die Hypothese des begrenzten Transferfensters berücksichtigt. Je mehr die Übertragung, desto "abhängiger" wird die Organelle vom Wirt.

Auch wenn ich im ersten Absatz behaupte, dass Cyanobakterien älter sind als a -Proteobacterium (Tatsächlich habe ich keinen triftigen Grund, diese Behauptung zu unterstützen), bedeutet dies nicht, dass die Photosynthese einen älteren Ursprung hat. Der Chemosyntheseweg und die Membranbioenergetik haben sich sehr früh entwickelt. Die Kopplung von Licht zur Unterstützung dieser Prozesse erfolgte höchstwahrscheinlich später, als Organismen in die limnetische Zone auftauchten.

Die Verwendung von molekularem Sauerstoff als Elektronenakzeptor entwickelte sich einige Zeit, nachdem photosynthetische Prozesse molekularen Sauerstoff in der Erdatmosphäre reichlich vorhanden gemacht hatten. Ich denke, Sie können also argumentieren, dass die Photosynthese im Vergleich zum sauerstoffabhängigen Stoffwechsel, der von den Mitochondrien durchgeführt wird, einen älteren Ursprung hat.
Punkt genommen. Aber Sauerstoff ist nicht der einzige Elektronenakzeptor ... Mitochondrien, die verwenden F e 3 + gibt es auch (eine der e andere Akzeptoren als Sauerstoff). Also ja, die Photosynthese ist älter als die aerobe Atmung, aber die ATP-Synthase ist älter als beide :)
@WYSIWYG: Ihr drittes Argument scheint nicht sehr stark zu sein.
@har-wradim ja, das ist das schwächste von allen :) Ich habe es erwähnt, weil es wahrscheinlich ist, dass Mitochondrien zahlreich sind, weil sie früh assoziiert wurden. Auch unter Berücksichtigung der Hypothese des begrenzten Transferfensters ist die Chance der Mitochondrien auf den Kerntransfer von Genen aufgrund ihrer höheren Anzahl einfacher. Obwohl, darüber kann man streiten a -Proteobacterium teilte sich von Natur aus schneller als Cyanobakterien und daher die höhere Anzahl in der Zelle.
Ich denke, Sie meinen "Nachkommen", nicht "Vorfahren", und selbst dann ist dies wahrscheinlich falsch. Der ursprüngliche Endosymiont befindet sich wahrscheinlich in einer Schwestergruppe der vorhandenen Bakterien. Ich denke auch, dass der gemeinsame Ursprung beider Endosymbionten sowieso das stärkste Argument ist.

Warum wäre ein Mitochonrion in einer Welt ohne Sauerstoff von Vorteil? Chloroplasten entwickelten sich, um die Atmosphäre mit Sauerstoff zu füllen, dann nutzten Mitos diese Situation aus.

Herzlich willkommen. Sie haben vielleicht einen interessanten Punkt, aber ohne Quellen ist es eher ein Kommentar als eine Antwort. Umso mehr, als Ihre Antwort den bestehenden Antworten oben zu widersprechen scheint. Sie benötigen einen gewissen Ruf, um Antworten zu platzieren, aber wenn Sie Ihre Antwort mit weiteren Beweisen und Quellen verbessern könnten, damit andere Benutzer Ihre Antwort im Hintergrund lesen können, wäre das großartig.
Chloroplasten haben sich nicht entwickelt, um die Luft mit Sauerstoff zu füllen, sondern wurden symbiotisch erworben, damit Pflanzen Energie aus der Photosynthese gewinnen können. Diese hatte sich bereits in Cyanobakterien entwickelt, die für die große Sauerstoffversorgung verantwortlich waren – nicht in Chloroplasten in Pflanzen. Wir begrüßen neue Benutzer bei SE Biology, aber bitte respektieren Sie andere Mitglieder. Angesichts der bereits erhaltenen detaillierten und akademischen Antworten auf diese Frage sind Sie vielleicht davon ausgegangen, dass die vorherigen Beitragenden zu dieser Frage einige Kenntnisse auf diesem Gebiet hatten.