Innhold
For nærmere fire milliarder år siden dukket de første livsformene opp på jorden, og dette var de tidligste bakteriene. Disse bakteriene utviklet seg over tid og forgrenet seg til slutt til de mange livsformene som er sett i dag. Bakterier tilhører gruppen organismer som kalles prokaryoter, encellede enheter som ikke inneholder indre strukturer bundet med membraner. Den andre klassen organismer er eukaryotene som har membranbundne kjerner og andre strukturer. Mitokondrier, som gir energi til cellen, er en av disse membranbundne strukturer som kalles organeller. Kloroplaster er organeller i planteceller som kan lage mat. Disse to organellene har mye til felles med bakterier og kan faktisk ha utviklet seg direkte fra dem.
Separate genomer
Bakterier bærer deres DNA, molekylet som inneholder gener, i sirkulære komponenter kalt plasmider. Mitokondrier og kloroplaster har sitt eget DNA som bæres i plasmidlignende strukturer. I tillegg festes ikke DNA fra mitokondrier og kloroplaster, som bakterier, til beskyttende strukturer kalt histoner som binder DNA. Disse organellene lager sitt eget DNA og syntetiserer sine egne proteiner uavhengig av resten av cellen.
Protein syntese
Bakterier lager proteiner i strukturer som kalles ribosomer. Proteinfremstillingsprosessen begynner med den samme aminosyren, en av 20 underenheter som utgjør proteiner. Denne startende aminosyren er N-formylmetionin i bakterier så vel som mitokondrier og kloroplaster. N-formylmetionin er en annen form for aminosyren metionin; proteinene som er laget i resten av cellene ribosomer har et annet startsignal - vanlig metionin. I tillegg ligner kloroplast ribosomer veldig på bakterieribbosomer og skiller seg fra cellens ribosomer.
Replication
Mitokondrier og kloroplaster gjør mer av seg selv på omtrent samme måte som bakterier reproduserer. Hvis mitokondrier og kloroplaster fjernes fra en celle, kan ikke cellen lage flere av disse organellene for å erstatte de som ble fjernet. Den eneste måten disse organellene kan kopieres på er gjennom den samme metoden som ble brukt av bakterier: binær fisjon. Som bakterier vokser mitokondrier og kloroplastene i størrelse, dupliserer deres DNA og andre strukturer, og deler dem deretter i to identiske organeller.
Følsomhet for antibiotika
Mitokondriell og kloroplastfunksjon ser ut til å bli kompromittert av virkningen av de samme antibiotikaene som forårsaker problemer for bakterier. Antibiotika som streptomycin, kloramfenikol og neomycin dreper bakterier, men de forårsaker også skade på mitokondrier og kloroplast. For eksempel virker kloramfenikol på ribosomer, strukturene i celler som er stedene for proteinproduksjon. Antibiotikumet virker spesielt på bakterielle ribosomer; Dessverre påvirker det også ribosomene i mitokondriene, avslutter en studie fra 2012 av Dr. Alison E. Barnhill og kolleger ved Iowa State University College of Veterinary Medicine og publisert i tidsskriftet "Antimicrobial Agents and Chemotherapy."
Den endosymbiotiske teorien
På grunn av påfallende likheter mellom kloroplaster, mitokondrier og bakterier, begynte forskere å undersøke forholdet deres til hverandre. Biolog Lynn Margulis utviklet den endosymbiotiske teorien i 1967, og forklarte opphavet til mitokondrier og kloroplaster i eukaryote celler. Dr. Margulis teoretiserte at både mitokondrier og kloroplast oppsto i den prokaryote verden. Mitokondrier og kloroplaster var faktisk prokaryoter, enkle bakterier som dannet et forhold til vertsceller. Disse vertscellene var prokaryoter som ikke var i stand til å leve i oksygenrike miljøer og oppslukt av disse mitokondrielle forgjengerne. Disse vertsorganismene ga mat til innbyggerne deres i bytte for å kunne overleve i et giftig oksygenholdig miljø. Klorplaster fra planteceller kan ha kommet fra organismer som ligner på cyanobakteriene. Forløperen av kloroplast kom til å leve symbiotisk med planteceller fordi disse bakteriene ville gi vertene deres mat i form av glukose mens vertscellene ville tilby et trygt sted å bo.