Histoire de la théorie endosimbiotique, ce qui propose, des exemples

La théorie de l'endosimbiotique oendosimbiose (endo, à l'intérieur et symbiose, vivre ensemble) soulève l'origine des différents organites présents dans les eucaryotes des relations symbiotiques entre les procaryotes ancestraux.

Dans cette relation, un procaryota a été englouti par une taille plus grande. Finalement, le plus petit organisme n'a pas été digéré, mais a survécu et a été incorporé dans le cytoplasme de son invité.

La théorie endosimbiotique cherche à expliquer l'origine des organites eucaryotes, comme les chloroplastes. Source: Pixabay.com

Pour se produire une continuité évolutive, les deux organismes devaient avoir des temps de réplication similaires. La conséquence d'une division synchronisée est que les descendants de l'invité contenaient l'organisme symbiote.

Ainsi, il est proposé que les chloroplastes soient le résultat d'une endosimbiose entre un organisme hétérotrophique et une cyanobactérie qui, au fil du temps, est devenu un plastidium. De même, on suppose que les mitochondries ont leur origine évolutive dans le groupe alpha-protéobactérie.

Bien que ces idées aient commencé à s'entraîner dans l'esprit de plusieurs scientifiques du XIXe siècle, il a été repris, modifié et soutenu correctement au milieu des années 60 par Lynn Margulis.

Certaines des preuves de cette théorie sont la similitude entre les organites et les bactéries en termes de taille, d'organisation du génome, de structure des ribosomes et d'homologie moléculaire.

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Histoire

1900-1920: Contributions de Meschkowsky, Portier et Wallien

Pour la plupart des biologistes, la théorie endosimbiotique est instantanément associée à Lynn Margulis. Cependant, plusieurs scientifiques avant Margulis ont proposé des hypothèses naissantes pour expliquer l'origine des organites eucaryotes.

Les premières idées liées aux théories endosimbiotiques sont attribuées au botaniste russe Constantin Mereschkowsky, qui a fait une description de l'origine des plastes (organites des plantes qui incluent les chloroplastes, les chromoplastes, l'amyloplaste, entre autres) en 1905.

L'approche de cet auteur se compose essentiellement d'un événement symbiotique entre une cyanobactérie "réduite" et un invité. Alors que la pensée du scientifique Mereschkowsky a été innovante pour l'époque, il n'a pas donné d'explication à l'origine des autres organites eucaryotes.

En 1918, le biologiste français Pautier a remarqué une certaine ressemblance entre les bactéries et les mitochondries. Bien que les idées étaient sur la bonne voie, l'auteur a proposé la culture de mitochondries en dehors des cellules, une méthodologie qui a été rejetée par ses collègues.

Au milieu des années 20, l'origine des mitochondries a été prolongée par le biologiste des États-Unis Ivan Wallin, qui était convaincu que ces organites étaient des descendants d'organismes procaryotes.

Malheureusement, Wallin n'a pas trouvé de mécanisme plausible pour la transformation surélevée, donc la théorie endosimbiotique a été oubliée pendant quelques années.

1960: Lynn Margulis Contributions

Ce n'est que dans les années 60 où un jeune chercheur de l'Université de Boston nommé Lynn Margulis propose la théorie endosimbiotique dans une preuve assez robuste, basée sur la cytologique, la biochimie et les preuves paléontologiques.

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Actuellement, la théorie endosimbiotique est acceptée normalement, mais à l'époque de Margulis, leurs idées ont été traitées avec un scepticisme marqué - ce qui a provoqué le rejet de leur travail pour plus de 15 revues scientifiques.

Ce qui propose la théorie endosimbiotique?

L'origine de la première cellule procaryote remonte à plus de 3.5 milliards d'années et est resté de cette manière pour environ 1.5 milliards d'années supplémentaires. Après cette période temporelle, il est présumé que les premières cellules eucaryotes sont apparues, identifiées par leur complexité, leur présence de noyau et d'organites.

Dans la biologie, l'un des sujets les plus importants est l'origine et l'évolution de la cellule eucaryote, et l'une des théories qui cherche à expliquer est la théorie endosimbiotique.

Cela propose l'origine des organites des événements de symbiose entre les organismes procaryotes ancestraux, qui au fil du temps ont été intégrés et le corps englouti a été réduit et est devenu une composante cytoplasmique du plus grand des plus grands.

L'une des conséquences de la théorie endosimbiotique est le transfert horizontal des gènes parmi les organismes procaryotes impliqués dans l'association symbiotique, du nouvel "organile" au génome nucléaire hôte.

Preuve

Ensuite, nous présenterons une série de preuves générales qui soutient la théorie endosimbiotique:

Taille

La taille des eucaryotes (appelez les chloroplastes ou les mitochondries) est assez similaire à celle des organismes bactériens actuels.

Ribosomes

L'une des différences les plus acclamées entre Eukaryot et Procaryotes réside dans la taille de grandes et petites sous-unités qui composent les ribosomes - structurels impliqués dans la synthèse des protéines.

Les chloroplastes et les mitochondries ont des ribosomes à l'intérieur et ceux-ci présentent les caractéristiques des ribosomes décrits dans les eubactéries.

Matériel génétique

Les chloroplastes et les mitochondries se caractérisent en présentant leur propre génome circulaire - comme des organismes procaryotes.

Génome des mitochondries

Le génome des mitochondries est formé des gènes qui codent pour un petit nombre d'ARN ribosomaux et transfèrent de l'ARN qui sont impliqués dans la synthèse des protéines organites en question.

La grande majorité des protéines structurelles et des enzymes mitochondriales sont codées par des gènes résidant dans le matériel génétique nucléaire.

L'organisation du génome mitochondrial varie considérablement entre les lignées eucaryotes. Dans l'humain, par exemple, le génome mitochondrial est une molécule circulaire qui abrite environ 16.569 paires de bases qui codent pour deux ARN ribosomaux, 22 transfert de l'ARN et seulement 13 protéines.

Génome de chloroplaste

Contrairement au génome mitochondrial, celui des chloroplastes dans un peu plus grand et contient les informations nécessaires à la synthèse d'environ 120 protéines.

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Conséquences du génome des organites

Le mode de division particulier des chloroplastes et des mitochondries montre un motif non mensuel. C'est-à-dire que la reproduction se produit par sa reproduction (comme dans les bactéries) et non par synthèse cellulaire de Novo.

Ce phénomène se produit en raison de l'existence d'un matériel génétique unique que nous ne trouvons pas dans le cœur de la cellule. Les mitochondries sont héritées par la ligne maternelle et dans la grande majorité des plantes à reproduction sexuelle, les chloroplastes sont contribués au zygote en formation par la plante mère.

Homologies moléculaires

Grâce au séquençage des gènes, il a été des preuves.

Les séquences d'ADN des mitochondries sont nettement similaires aux séquences trouvées dans un groupe spécifique de bactéries appelées alpha-protéobactéries. Ces preuves indiquent que l'organisme possible qui a participé à l'événement endosimbiotique était un alpha-antérieur ancestral.

En revanche, les séquences de chloroplastes semblent étroitement liées aux cyanobactéries, un groupe d'eubactéries avec la machinerie enzymatique nécessaire pour effectuer des réactions photosynthétiques.

L'origine des mitochondries

Les mitochondries actuelles auraient pu émerger par un événement qui s'est produit entre 1 et 1.5 milliards d'années, où une grande cellule anaérobie a englouti une bactérie aérobie plus petite, avec la machinerie enzymatique nécessaire à la phosphorylation oxydative.

Le corps aérobie a fourni à son invité la capacité de générer plus d'ATP pour chaque molécule organique dégradée.

Alors que la théorie endosimbiotique a obtenu l'acceptation dans la communauté scientifique, l'identité taxonomique des organismes ancestraux impliqués dans la symbiose a été difficile à discuter.

Aujourd'hui, l'idée que le grand invité était une archea et les organismes d'aglulf (comme mentionné précédemment) était une alpha-protéobactérie - bien que certaines variantes de la théorie proposent à une bactérie anaérobie, car il existe plusieurs formes anaérobies de mitochondries telles que les hydrogénosomes hydrogénosomes.

L'origine des plastidos

Origine des plastes primaires

Bien qu'à la fin des années 60, la théorie symbiotique ait été appuyée par des preuves solides de plusieurs domaines de biologie, ce n'est que dans les années 90 lorsque les progrès rapides des techniques de séquençage et de traitement bioinformatique montrent des preuves au niveau moléculaire.

Études comparatives basées sur des phylogénias moléculaires gérés. De plus, ils ont démontré le transfert de gènes du génome endosimbionné au génome nucléaire hôte.

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On estime que l'établissement des premiers plastes s'est produit 1.5 milliards d'années, bien que le chiffre temporaire reste controversé parmi les scientifiques.

Origine des plastes secondaires

Bien que l'établissement d'une cyanobactérie ancestrale au sein d'un invité procaryote explique l'origine des plastes primaires, l'histoire évolutive devient complexe lorsqu'elle cherche à expliquer l'origine des plastiques secondaires que nous trouvons dans certains organismes photosynthétiques.

Ces plastries secondaires se caractérisent par la présence de membranes supplémentaires, c'est-à-dire une ou deux membranes Caractéristiques supplémentaires aux deux membranes qui entourent généralement l'organelle. Ce nombre de membranes complique l'interprétation, car si un procaryota ancestral a porcine une cyanobactérie n'obtiendrait pas les trois ou quatre membranes.

Par conséquent, une réponse ingénieuse à ce problème évolutif était de proposer plusieurs événements d'endosimbiose. Dans ce contexte, une cellule végétale avec un plastidium existant a été englouti par un deuxième invité, et finalement réduit à un plastidium.

Dans certains cas, un troisième événement endosimbiotique survient. Le nombre de symbiose et la nature de l'hôte sont discutés dans la littérature, bien qu'il existe des preuves empiriques qui soutiennent l'idée de plusieurs événements d'endosimbiose.

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