Endosümbiootiline teooria

Nagu Endosümbiootiline teooria on teada evolutsiooniline bioloogiline hüpotees, mis seob kõrgema elu arengu prokarüootide endosümbioosiga. Ideed arutas esmakordselt 19. sajandi lõpus botaanik Schimper. Paljud uurimistulemused räägivad nüüd teooria eest.

Mis on endosümbiootiline teooria?

Botaanik Schimper avaldas endosümbiootikumiteooria idee esmakordselt 1883. aastal, mis peaks oma töös selgitama kloroplastide päritolu. Vene evolutsioonibioloog Konstantin Sergejewitsch Mereschkowski asus endosymbiont-teooriasse taas 20. sajandi alguses. Teooria sai aga teada alles 1967. aastal, kui selle valis Lynn Margulis.

Lihtsustatud kokkuvõttes väidab teooria, et üherakulised organismid võtsid evolutsiooni käigus kaasa ka teised üherakulised organismid. Väidetavalt võimaldas see sissetoomine kõrgemate elusolendite rakukomponentide arengut. Sel moel on teooria toetajate sõnul evolutsiooni käigus tekkinud üha keerulisem elu.

Algselt lähevad inimese raku komponendid algloomadele tagasi. Teooria kohaselt tekkisid eukarüootid alles siis, kui prokarüootsed eellasorganismid sisenesid sümbioosidesse. Täpsemalt öeldes, et arhaea teised prokarüootsed rakud on neeldunud kemotroofseid ja fototroofseid baktereid fagotsütoosi käigus.

Nende seedimise asemel hoidsid prokarüootsed rakud neid sees, kus neist said endosümbiontid. Öeldakse, et need endosümbiontid on arenenud peremeesrakkudes rakuorganellideks. Peremeesrakk ja selles olevad organellid vastavad eukarüootidele. Mitokondrite ja plastiidide rakuorganellid kannavad neid tunnuseid tänaseni.

Kuna eukarüootid eksisteerivad ka ilma kirjeldatud organellideta, peavad need komponendid olema järk-järgult kaotatud või teooria ei kehti.

Funktsioon ja ülesanne

Endosümbiootiline teooria nimetab mitokondrite ja plastiidide arengut prokarüootsetes organismides. Öeldakse, et üherakulised organismid on teiste rakkudega endosümbioosi hakanud ja elavad peremeesrakus edasi. Tänapäevani näeb teadus amööbseid algloomi, kes võtavad neis edasi sinivetikat. Sellised tähelepanekud näivad toetavat endosümbiootilist teooriat.

Endosümbiotilise teooria kohaselt peaksid evolutsiooni käigus kaks organismi olema teineteisest sõltuvad, nii et kumbki partner ei saaks ilma teiseta ellu jääda. Väidetavalt kaotas tekkinud endosümbioos organellid geneetilise materjali osad, mida enam ei vajata. Öeldakse, et organellide üksikud valgukompleksid koosnevad osaliselt tuuma ja osaliselt mitokondriaalselt kodeeritud ühikutest.

Genoomianalüüside kohaselt on plastiidid saadud sinivetikatest, mitokondrid on aga seotud aeroobsete proteobakteritega. Teadus viitab primaarse endosümbioosina eukarüootide ja prokarüootide vahelisele endosümbioosile. Kui rakuorgaanid on tekkinud eukarüoidi allaneelamise kaudu koos varem kogenud primaarse endosümbioosiga, räägime sekundaarsest endosümbioosist.

Primaarsed plastiidid paiknevad kahes ümbrisemembraanis, mis vastavalt teooriale vastavad imendunud tsüanobakteri membraanidele. Väidetakse, et sel viisil on arenenud kolme tüüpi primaarsed plastiidid ja seega kolm autotroofsete organismide liini. Näiteks Glaucocystaceae üherakulised vetikad sisaldavad tsüanobakteri plastiide, nagu ka punavetikad. Rohelised vetikad ja kõrgemad taimed sisaldavad enim arenenud plastiide ehk kloroplasti. Sekundaarsetel plastiididel on kolm või neli kattemembraani. Nüüd on teada rohevetikate ja eukarüootide vahelised sekundaarsed endosümbioosid, nii et Euglenozoa ja Chlorarachniophyta oleksid võinud esmased endosümbiontid üksteisest sõltumatult imenduda.

Haigused ja tervisehäired

Kui endosymbionti teooria on õige, nagu praegune uurimistöö osutab, pärinevad kõik taime-, looma- ja seeläbi ka inimese rakkude kompleksid prokarüootide sulandumisest. Inimesel oleks prokarüoote, mida elu eest ise tänada.

Prokarüootid vastutavad ka paljude inimestega kokkupuutuvate haiguste eest. Sellega seoses tuleks viidata näiteks proteobakterite haiguslikule väärtusele, mis on eriti olulised endosymbionti teoorias. Paljusid selle osakonna baktereid peetakse patogeenideks. See kehtib näiteks Helicobacter pylori kohta - vardakujuline bakter, mis koloniseerib inimese mao. 50-protsendilise levimusega Helicobacter pylori nakkus on sageli üks levinumaid kroonilisi bakteriaalseid nakkusi kogu maailmas. Bakteriga on nakatunud üle 30 miljoni inimese, kuid sümptomeid tekivad vaid kümme kuni 20 protsenti kõigist nakatunud inimestest.

Peamised sümptomid on peptilised haavandid, mis võivad mõjutada mao või kaksteistsõrmiksoole. Tervikuna peetakse bakteri nakkusi vastutavaks terve hulga maohaiguste eest, eriti nende haiguste eest, mis avalduvad suurenenud maohappe sekretsioonis. Bakter võib seetõttu lisaks mao- ja kaksteistsõrmiksoole haavanditele olla seotud ka B-tüüpi gastriidiga.

Proteobakteriumiga bakteriaalse infektsiooni uurimine on nüüd maohaiguste standardiseeritud diagnoosi osa. Peale nimetatud haiguste klassifitseeritakse bakteri krooniline nakkus nüüd maovähi riskifaktoriks. Sama kehtib ka MALT lümfoomi kohta.

Samuti näib olevat seost nakkuse ja selliste haiguste vahel nagu idiopaatiline krooniline urtikaaria (nõgestõbi), krooniline immuunne trombotsütopeenia, rauavaegusaneemia ja Parkinsoni tõbi.

Helicobacter pylori käsitleti siin ainult näitena. Haiguse väärtusega on seotud arvukalt muid prokarüoote ja neid peetakse inimeste, loomade ja taimede patogeenideks.