Περιεχόμενο
Πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, οι πρώτες μορφές ζωής εμφανίστηκαν στη Γη, και αυτά ήταν τα πρώτα βακτήρια. Αυτά τα βακτήρια εξελίχθηκαν με την πάροδο του χρόνου και τελικά διακλαδίζονται στις πολλές μορφές ζωής που βλέπουμε σήμερα. Τα βακτήρια ανήκουν στην ομάδα των οργανισμών που ονομάζονται προκαρυώτες, μονοκυτταρικές οντότητες που δεν περιέχουν εσωτερικές δομές που συνδέονται με μεμβράνες. Η άλλη κατηγορία οργανισμών είναι οι ευκαρυώτες που έχουν πυρήνες με μεμβράνη και άλλες δομές. Τα μιτοχόνδρια, τα οποία παρέχουν ενέργεια για το κύτταρο, είναι μία από αυτές τις μεμβρανοειδείς δομές που ονομάζονται οργανίδια. Οι χλωροπλάστες είναι οργανίδια σε φυτικά κύτταρα που μπορούν να φτιάξουν τρόφιμα. Αυτά τα δύο οργανίδια έχουν πολλά κοινά με τα βακτηρίδια και μπορεί στην πραγματικότητα να έχουν εξελιχθεί άμεσα από αυτά.
Ξεχωριστά γονιδιώματα
Τα βακτήρια φέρουν το DNA τους, το μόριο που περιέχει γονίδια, σε κυκλικά συστατικά που ονομάζονται πλασμίδια. Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες έχουν το δικό τους DNA που μεταφέρονται σε πλασμιδιακές δομές. Επιπλέον, το DNA των μιτοχονδρίων και των χλωροπλαστών, όπως και των βακτηρίων, δεν συνδέεται με προστατευτικές δομές που ονομάζονται ιστόνες που δεσμεύουν το DNA. Αυτά τα οργανίδια δημιουργούν το δικό τους DNA και συνθέτουν τις δικές τους πρωτεΐνες ανεξάρτητα από το υπόλοιπο κύτταρο.
Σύνθεση Πρωτεΐνης
Τα βακτήρια παράγουν πρωτεΐνες σε δομές που ονομάζονται ριβοσώματα. Η διαδικασία παρασκευής πρωτεϊνών ξεκινάει με το ίδιο αμινοξύ, μία από τις 20 υπομονάδες που αποτελούν πρωτεΐνες. Αυτό το αρχικό αμινοξύ είναι η Ν-φορμυλομεθειονίνη στα βακτήρια καθώς και τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες. Η Ν-φορμυλομεθειονίνη είναι μια διαφορετική μορφή του αμινοξέος μεθειονίνη. οι πρωτεΐνες που παράγονται στα υπόλοιπα ριβοσώματα των κυττάρων έχουν ένα διαφορετικό σήμα έναρξης - απλή μεθειονίνη. Επιπροσθέτως, τα ριβοσωμικά χλωροπλάστη είναι πολύ παρόμοια με τα βακτηριακά ριβοσώματα και διαφέρουν από τα ριβοσώματα των κυττάρων.
Αντιγραφή
Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες καθιστούν περισσότερο τον εαυτό τους με τον ίδιο τρόπο που αναπαράγουν τα βακτήρια. Εάν τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες αφαιρεθούν από ένα κύτταρο, το κύτταρο δεν μπορεί να κάνει πλέον αυτά τα οργανίδια να αντικαταστήσουν αυτά που έχουν αφαιρεθεί. Ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούν να αντιγραφούν αυτά τα οργανίδια είναι μέσω της ίδιας μεθόδου που χρησιμοποιείται από τα βακτήρια: δυαδική σχάση. Όπως τα βακτήρια, τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες μεγαλώνουν σε μέγεθος, αντιγράφουν το DNA τους και άλλες δομές και στη συνέχεια διαιρούνται σε δύο ταυτόσημα οργανίδια.
Ευαισθησία στα αντιβιοτικά
Η λειτουργία των μιτοχονδρίων και των χλωροπλαστών φαίνεται να διακυβεύεται από τη δράση των ίδιων αντιβιοτικών που προκαλούν προβλήματα στα βακτήρια. Τα αντιβιοτικά όπως η στρεπτομυκίνη, η χλωραμφενικόλη και τα νεομυκίνη καταστρέφουν τα βακτηρίδια, αλλά προκαλούν επίσης βλάβη στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. Για παράδειγμα, η χλωραμφενικόλη δρα στα ριβοσώματα, τις δομές στα κύτταρα που είναι οι θέσεις παραγωγής πρωτεϊνών. Το αντιβιοτικό δρα ειδικά στα βακτηριακά ριβοσώματα. δυστυχώς, επηρεάζει επίσης τα ριβοσώματα στα μιτοχόνδρια, συνάπτει μελέτη του Δρ. Alison E. Barnhill και συναδέλφων του στο Κρατικό Πανεπιστημιακό Κολέγιο Κτηνιατρικής του Πανεπιστημίου της Αϊόβα και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό "Αντιμικροβιακοί Παράγοντες και Χημειοθεραπεία".
Η ενδοσμπιμωτική θεωρία
Λόγω των εντυπωσιακών ομοιοτήτων μεταξύ των χλωροπλαστών, των μιτοχονδρίων και των βακτηρίων, οι επιστήμονες άρχισαν να εξετάζουν τη σχέση τους μεταξύ τους. Ο βιολόγος Lynn Margulis ανέπτυξε την ενδοσυμμυωτική θεωρία το 1967, εξηγώντας την προέλευση των μιτοχονδρίων και των χλωροπλαστών στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Ο Δρ. Margulis θεωρεί ότι τόσο τα μιτοχόνδρια όσο και οι χλωροπλάστες προέρχονται από τον προκαρυωτικό κόσμο. Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες ήταν στην πραγματικότητα τα ίδια τα προκαρυωτικά, απλά βακτήρια που σχημάτισαν μια σχέση με τα κύτταρα ξενιστή. Αυτά τα κύτταρα-ξενιστές ήταν προκαρυωτικά που δεν ήταν σε θέση να ζήσουν σε περιβάλλον πλούσια σε οξυγόνο και κατέστρεψαν αυτούς τους μιτοχονδριακούς προδρόμους. Αυτοί οι οργανισμοί-ξενιστές παρείχαν τρόφιμα στους κατοίκους τους, σε αντάλλαγμα για να επιβιώσουν σε ένα δηλητηριώδες περιβάλλον που περιέχει οξυγόνο. Οι χλωροπλάστες από τα φυτικά κύτταρα μπορεί να προέρχονται από οργανισμούς παρόμοιους με τα κυανοβακτήρια. Ο πρόδρομος του χλωροπλάστη ήρθε να ζει συμβιωτικά με τα φυτικά κύτταρα επειδή αυτά τα βακτηρίδια θα παρείχαν στους ξενιστές τους τρόφιμα με τη μορφή γλυκόζης ενώ τα κύτταρα ξενιστών θα προσέφεραν ένα ασφαλές μέρος για να ζήσουν.