A mitokondrium és a színtest evolúciós eredete

Az endoszimbionta elméletet sokan támadták azzal, hogy alapvetően ellentmond az evolúció általános alapelveinek, hiszen nem a sokféleség (diverzitás) növekedését hirdeti, hanem a különféle élőlénycsoportok szimbiózis révén történő „összeolvadását” helyezi a középpontba („szimbiogenezis”). Habár valóban egy evolúciós „kuriózumról” van szó, ami magas szintű metabolikus kommunikációt és összehangoltságot feltételez a gazdasejt és a sejtalkotóvá váló prokarióta sejt között, mégis számos bizonyíték igazolja a teória helyességét. Ezek közül a legfontosabbak a következők:

1. A két sejtalkotó mérete a prokarióta sejtek mérettartományába esik, valamint alakjuk is egyes baktériumok alakjára emélkeztet.

2. A prokariótákéhoz hasonlóan gyűrű alakú, saját DNS-molekuláiknak köszönhetően a gazdasejttől független szaporodásra képesek, amely osztódás ráadásul a baktériumok hasadási folyamatához hasonló.

3. Mindkét sejtalkotó saját fehérjeszintetizáló rendszerrel rendelkezik: saját tRNS-eik, és prokarióta típusú, 70S méretű (!) riboszómáik vannak.

4. Kettős borítómembránjuk az egyik baktériumcsoport (Gram-negatív baktériumok) kettős membránjához hasonló felépítésű ¹.

A felsoroltakon túl további bizonyítékok is vannak:

5. A belső membránok prokariótákra jellemző összetétele.

6. A fehérjeszintézis (transzláció) indítása a prokariótákra jellemző módon, formil-metionin (fMet) beépülésével kezdődik.

7. A két sejtalkotó általános anyagcseréjében számos olyan enzimfehérje vesz részt, amelyek aminosav-sorrendje nem eukarióta, hanem prokarióta sejtek hasonló funkciójú fehérjéivel analóg. Ez igaz számos olyan transzporter-fehérjére is, amelyek a megfelelő sejtalkotó és a citoplazma között tartanak kapcsolatot.

Habár a bizonyítékok szerint a gazdasejt belsejében többé-kevésbé önálló (autonóm) életet folytató sejtalkotókról van szó, a több millió éven át tartó evolúciós folyamat (pontosabban a koevolúció) eredményeképpen, ma már sem a mitokondrium, sem a színtest nem képes a gazdasejten kívül életben maradni. Ennek elsősorban az az oka, hogy mindkét organellum működéséhez szükségesek olyan fehérjék, amelyek génjei mára átkerültek a gazdasejt sejtmagi genomjába (és az organelláris genomról elvesztek). Ezért a két sejtalkotót szemi-autonóm organellumoknak tekintjük ².

__________________________________

¹ Korábban azt feltételezték, hogy ez a kettős membránréteg úgy igazolja az endoszimbiózis megtörténtét, hogy a külső membrán a korábbi fagoszóma ősi eukarióta-eredetű membránja, míg a belső membrán a bekebelezett prokarióta sejt plazmamembránja. Mára azonban igazolást nyert, hogy a külső membrán összetétele nem eukarióta, hanem szintén bakteriális típusú, a fagoszóma-membrán pedig feltehetően elveszett az evolúciós történet folyamán.

² Érdekességként megemlíthető, hogy a mitokondriumot és színtestet is tartalmazó sejtek esetében a génátadás nemcsak a sejtalkotók és a magi (nukleáris) genom között zajlott le, hanem a két sejtalkotó is „kicserélte” egyes génjeit: egyes mitokondriális gének a színtestek, míg a plasztisz génjeinek egy része a mitokondriumok genomjába került át.