Teori Endosimbiosis – definsi dan bukti

Definisi Teori Endosimbiosis

Teori endosimbiotik secara sederhana adalah teori terpadu dan diterima secara luas tentang bagaimana organel muncul dalam organisme, organisme prokariotik berbeda dari organisme eukariotik. Dalam teori endosimbiotik, konsisten dengan teori evolusi umum, semua organisme muncul dari satu nenek moyang yang sama.

Nenek moyang ini mungkin menyerupai bakteri, atau prokariota dengan satu untai DNA yang dikelilingi oleh membran plasma. Sepanjang waktu, bakteri ini menyimpang dalam bentuk dan fungsi. Beberapa bakteri memperoleh kemampuan untuk memproses energi dari lingkungan dengan cara baru.

Bakteri fotosintetik mengembangkan jalur yang memungkinkan produksi gula dari sinar matahari. Organisme lain mengembangkan cara baru untuk menggunakan gula ini secara sederhana adalah fosforilasi oksidatif, yang menghasilkan ATP dari pemecahan gula dengan oksigen. ATP kemudian dapat digunakan untuk memasok energi ke reaksi lain di dalam sel.

Kedua jalur baru ini mengarah pada organisme yang dapat bereproduksi pada tingkat yang lebih tinggi daripada bakteri standar. Spesies lain, yang tidak mampu melakukan fotosintesis gula atau memecahnya melalui fosforilasi oksidatif, menurun jumlahnya sampai mereka mengembangkan adaptasi baru mereka sendiri.

Kemampuan endositosis, atau untuk menangkap sel lain melalui lipatan membran plasma, diperkirakan telah berkembang sekitar waktu ini. Sel-sel ini sekarang memiliki kemampuan untuk memfagosit, atau memakan, sel-sel lain. Di beberapa sel, bakteri yang tertelan tidak dimakan, tetapi dimanfaatkan.

Dengan menyediakan bakteri dengan kondisi yang tepat, sel dapat mengambil manfaat dari produksi gula dan ATP yang berlebihan. Satu sel yang hidup di dalam sel lain disebut endosimbiosisjika kedua organisme diuntungkan, maka nama teorinya. Teori endosimbiosis berlanjut lebih jauh, menyatakan bahwa gen dapat ditransfer antara inang dan simbion sepanjang waktu.

Ini memunculkan bagian akhir dari teori endosimbiotik, yang menjelaskan variabel DNA dan membran ganda yang ditemukan di berbagai organel pada eukariota. Sementara sebagian besar produk sel dimulai di nukleus, mitokondria dan kloroplas membuat banyak produk genetik mereka sendiri.

Nukleus, kloroplas, dan mitokondria sel semuanya mengandung DNA dari berbagai jenis dan juga dikelilingi oleh membran ganda, sedangkan organel lain hanya dikelilingi oleh satu membran. Teori endosimbiosis mendalilkan bahwa membran ini secara sederhana adalah membran residu dari endosimbion bakteri leluhur.

Jika bakteri ditelan melalui endositosis, itu akan dikelilingi oleh dua membran. Teori menyatakan bahwa membran ini bertahan dari waktu evolusi karena setiap organisme mempertahankan pemeliharaan membrannya, bahkan ketika kehilangan gen lain sepenuhnya atau mentransfernya ke nukleus. Teori endosimbiotik didukung oleh banyak bukti. Proses secara umum dapat dilihat pada grafik berikut.

Endosimbiosis serial

Bukti Teori Endosimbiosis

Bukti paling meyakinkan yang mendukung teori endosimbiosis telah diperoleh relatif baru-baru ini, dengan penemuan pengurutan DNA. Pengurutan DNA memungkinkan kita untuk secara langsung membandingkan dua molekul DNA, dan melihat urutan asam amino yang tepat.

Logikanya, jika dua organisme berbagi urutan DNA secara tepat, kemungkinan besar urutan tersebut diturunkan melalui keturunan yang sama daripada urutan yang muncul secara independen. Jika dua organisme yang tidak berhubungan perlu menyelesaikan fungsi yang sama, enzim yang mereka kembangkan tidak harus terlihat sama atau berasal dari DNA yang sama untuk mengisi peran yang sama. Jadi, kemungkinan besar organisme yang berbagi urutan DNA mewarisinya dari nenek moyang yang menganggapnya berguna.

Ini dapat dilihat ketika menganalisis DNA mitokondria (mtDNA) dan DNA kloroplas dari organisme yang berbeda. Jika dibandingkan dengan bakteri yang diketahui, mtDNA dari berbagai organisme mengandung sejumlah urutan yang juga ditemukan pada bakteri Rickettsiaceae.

Sesuai dengan teori endosimbiotik, bakteri ini merupakan parasit intraseluler obligat. Ini berarti mereka harus hidup dalam vesikel organisme yang menelan mereka melalui endositosis. Seperti DNA bakteri, mtDNA dan DNA dalam kloroplas berbentuk lingkaran. DNA eukariotik biasanya linier. Satu-satunya gen yang hilang dari mtDNA dan bakteri secara sederhana adalah untuk biosintesis nukleotida, lipid, dan asam amino. Organisme endosimbiotik akan kehilangan fungsi-fungsi ini dari waktu ke waktu, karena mereka disediakan oleh sel inang.

Analisis lebih lanjut dari protein, RNA dan DNA yang tersisa di organel mengungkapkan bahwa beberapa di antaranya terlalu hidrofobik untuk melintasi membran luar organel, yang berarti gen tidak akan pernah bisa ditransfer ke nukleus, karena sel tidak akan memiliki cara untuk mengimpor tertentu. protein hidrofobik ke dalam organel.

Faktanya, kloroplas dan mitokondria memiliki kode genetiknya sendiri, dan ribosomnya sendiri untuk menghasilkan protein. Protein ini tidak diekspor dari mitokondria atau kloroplas, tetapi dibutuhkan untuk fungsinya. Ribosom mitokondria dan kloroplas juga menyerupai ribosom bakteri yang lebih kecil, dan bukan ribosom eukariotik yang besar. Ini secara sederhana adalah lebih banyak bukti bahwa DNA berasal dari dalam organel, dan terpisah sepenuhnya dari DNA eukariotik. Hal ini sesuai dengan teori endosimbiosis.

Terakhir, posisi dan struktur organel ini mendukung teori endosimbiosis. Mitokondria, kloroplas, dan inti sel semuanya dikelilingi oleh membran ganda. Ketiganya mengandung DNA mereka di tengah sitoplasma, seperti sel bakteri.

Meskipun ada sedikit bukti yang menghubungkan nukleus dengan semua jenis spesies yang masih ada, baik kloroplas maupun mitokondria sangat mirip dengan beberapa spesies bakteri intraseluler, yang ada dengan cara yang hampir sama.

Nukleus diperkirakan muncul melalui lipatan membran sel, seperti terlihat pada grafik di atas. Di seluruh dunia, terdapat berbagai bakteri endosimbion, yang semuanya hidup di dalam organisme lain. Bakteri ada hampir di mana-mana, dari tanah hingga di dalam usus kita. Banyak yang telah menemukan relung unik di dalam sel organisme lain,

Istilah Biologi Terkait

  • Endosimbion – Organisme yang hidup dengan organisme lain, menyebabkan kedua organisme menerima manfaat.
  • Cyanobacteria – Masih ada, cyanobacteria secara sederhana adalah bakteri fotosintetik yang nenek moyangnya mungkin menjadi kloroplas sel tumbuhan.
  • Proteobacteria – Nenek moyang bakteri dari organel mitokondria.
  • Eukariota – Organisme dengan organel terikat membran, diperkirakan telah berevolusi dari interaksi endosimbiotik.

Ulangan

1. Beberapa orang menyangkal teori bahwa DNA yang serupa disebabkan oleh keturunan yang sama, sebuah landasan teori endosimbiosis. Mereka mengatakan bahwa urutan DNA yang serupa dapat muncul melalui evolusi konvergen, atau tekanan dari sumber yang serupa. Mengapa ini tidak mungkin?
A. Rekombinasi genetik dan mutasi secara sederhana adalah satu-satunya hal yang diketahui menghasilkan DNA baru.
B. Ada begitu banyak basa DNA, kombinasinya tidak terbatas.
C. Keadaan evolusi yang serupa tidak mungkin membutuhkan protein yang serupa.

Jawaban untuk Pertanyaan #1A benar.

Satu-satunya kasus terdokumentasi dari gen baru yang muncul berasal dari mutasi DNA yang sudah ada. Karena mutasi membutuhkan waktu lama untuk menambahkan materi fungsional ke genom, kemungkinan besar protein yang ada akan dimodifikasi agar sesuai dengan tugas.

Meskipun hanya ada 4 molekul dasar DNA, satu mutasi pada DNA dapat menyebabkan perubahan fungsional yang besar pada protein, yang dapat menyebabkan jalur kimia baru. Untuk membangun gen yang sama sekali baru dari awal yang identik dengan yang ditemukan pada spesies yang sama berarti proses mutasi dan seleksi harus berlangsung hampir sama di kedua populasi, untuk ribuan molekul basa DNA dalam urutan tertentu. Karena mutasi sepenuhnya acak, ini hampir tidak mungkin. Namun,

2. Sel bakteri tertelan oleh manusia. Bakteri melakukan perjalanan ke usus, di mana ia diendositosis oleh sel usus. Bakteri tidak dihancurkan, dan hidup dalam hubungan endosimbiosis dengan sel manusia. Apakah teori endosimbiotik terjadi begitu saja di depan mata kita?
A. Ya
B. Tidak
C. Ini mungkin langkah pertama

Jawaban untuk Pertanyaan #2C benar. Banyak organisme di alam berada dalam hubungan endosimbiosis dengan spesies lain. Teori endosimbion menetapkan bahwa seiring waktu endosimbion ini kehilangan kemampuan untuk hidup secara independen dari inang, dan inang menjadi bergantung pada endosimbion. Selanjutnya, genom endosimbion akan sangat berkurang, karena inang akan menyediakan sebagian besar protein yang dibutuhkannya untuk berfungsi.

3. Mitokondria dan kloroplas membelah secara terpisah dari siklus sel normal. Selama mitosis, mereka didistribusikan kurang lebih merata ke setiap sel baru. Apakah ini mendukung teori endosimbiosis?
A. Ya, siklus terpisah menunjukkan garis keturunan yang berbeda.
B. Tidak, mitokondria dan kloroplas hanya dibutuhkan untuk energi setiap saat.
C.Mungkin ? Keduanya tampak seperti jawaban yang bagus.

Jawaban untuk Pertanyaan #3C benar. Meskipun ini mungkin tampak tidak penting, ini tetap menjadi area yang diperdebatkan dalam teori endosimbiosis. Beberapa kritikus menyatakan bahwa perbedaan tingkat reproduksi mitokondria dan kloroplas hanya untuk mempertahankan aliran energi yang dibutuhkan sel selama pembelahan.

Jika aliran energi hilang karena semua mitokondria membelah, seluruh sel harus berhenti di tengah pembelahan. Pendukung teori endosimbiotik menunjukkan fakta bahwa DNA berbeda dalam organel ini juga, yang menunjukkan bahwa mereka tidak pernah bereproduksi secara eukariotik.

Related Posts