Endosymbiontentheorien

Endosymbiontentheorien sind Erklärungsansätze zur Entstehung der eukaryotischen Zellen durch die Aufnahme freilebender Prokaryoten in eine Wirtszelle. Zentral ist die Annahme, dass Mitochondrien aus α-Proteobakterien und Chloroplasten aus Cyanobakterien entstanden sind, die als Endosymbionten persistierten und sich zu Organellen entwickelten.

Historisch formulierte Konstantin Mereschkowski 1905 eine solche Idee. In den folgenden Jahrzehnten gab es Kontroversen; die heute verbreitete moderne Fassung gewann durch Lynn Margulis in den 1960er/1970er Jahren breite Unterstützung.

Belege sind stark: Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eigenes, meist kreisförmiges DNA, 70S-Ribosomen und reproduzieren sich eigenständig; sie sind von einer Doppelmembran umgeben. Genetische Analysen zeigen Verwandtschaft zu Bakterien (Mitochondrien zu α-Proteobacterien, Chloroplasten zu Cyanobakterien), und viele ihrer Gene sind in den Wirtskern transferiert worden. Es existieren auch sekundäre Endosymbiosen, bei denen Plastiden durch Aufnahme anderer Algen entstanden sind.

Die Theorie erklärt zentrale Merkmale der Zelle, etwa die Kompartimentierung und den Energiefluss durch Mitochondrien. Sie ist zu einem Grundpuls der Zell- und Evolutionsbiologie geworden.

Offene Fragen betreffen den zeitlichen Ablauf und die Vielfalt der Endosymbiosen; neben primären Endosymbiosen gibt es sekundäre und tertiäre Formen sowie extensive Genübertragungen, die das Verhältnis zwischen Wirtszellen und Endosymbionten prägen.