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Die Endosymbiontentheorie beschreibt die Entstehung komplexer eukaryotischer Zellen durch die Aufnahme von Bakterien in eine Urzelle. Dieser Prozess erklärt die Herkunft von Mitochondrien und Chloroplasten als ehemals eigenständige Prokaryoten.
Die Endosymbiontentheorie ist ein zentrales Konzept der Evolutionsbiologie, das erklärt, wie aus einfachen Prokaryoten (Zellen ohne Zellkern) komplexe Eukaryoten (Zellen mit Zellkern und Organellen) entstanden sind. Der Begriff leitet sich von 'Endo' (innen) und 'Symbiose' (Zusammenleben zum gegenseitigen Vorteil) ab.
Der Prozess begann damit, dass eine größere, vermutlich anaerobe (ohne Sauerstoff lebende) Urzelle kleinere, aerobe (Sauerstoff nutzende) Bakterien durch Phagozytose (Zellfressen) aufnahm. Anstatt diese Bakterien zu verdauen, gingen beide Zellen eine dauerhafte Lebensgemeinschaft ein. Die aufgenommenen Bakterien lieferten Energie durch Zellatmung, während die Wirtszelle Schutz und Nährstoffe bot.
Aus diesen aufgenommenen aeroben Bakterien entwickelten sich im Laufe der Evolution die Mitochondrien, die heute als 'Kraftwerke der Zelle' fungieren. In einem späteren, zweiten Schritt nahmen einige dieser frühen Eukaryoten zusätzlich photosynthetisch aktive Cyanobakterien auf, woraus die Chloroplasten (Plastiden) in Pflanzenzellen entstanden.
Ein entscheidender Beleg für diese Theorie ist die Doppelmembran dieser Organellen. Die innere Membran entspricht in ihrer chemischen Zusammensetzung der ursprünglichen Bakterienmembran, während die äußere Membran bei der Aufnahme durch die Einstülpung der Wirtszellmembran entstand.
Ein weiterer Beweis ist das Vorhandensein eigener, ringförmiger DNA in Mitochondrien und Chloroplasten, die sogenannte mtDNA bzw. ctDNA. Diese DNA ist nicht an Histone (Verpackungsproteine der eukaryotischen DNA) gebunden, was exakt dem Aufbau bakterieller Genome entspricht.
Zudem besitzen diese Organellen eigene Ribosomen vom Typ 70S, wie sie typischerweise in Prokaryoten vorkommen, während im Zytoplasma der Eukaryoten 80S-Ribosomen zu finden sind. Dies unterstreicht ihre evolutionäre Herkunft als eigenständige Organismen.
Schließlich vermehren sich Mitochondrien und Chloroplasten unabhängig vom Zellzyklus der Wirtszelle durch Zweiteilung, ähnlich wie Bakterien. Sie können von der Zelle nicht neu gebildet werden (De-novo-Synthese), sondern müssen bei der Zellteilung an die Tochterzellen weitergegeben werden.
