Versmelting van twee cellen maakte evolutie mogelijk

Uit een door NASA gefinancierd onderzoek blijkt dat wij allen hier niet zouden rondlopen mochten twee ééncellige organismen, genaamd prokaryoten, twee en een half miljard jaar geleden niet samengesmeld zijn. Dit kwam tot ontdekking bij een vergelijking van eiwitten aanwezig in meer dan 3000 verschillende prokaryoten. Een prokaryote cel is een cel zonder celkern, wat inhoudt dat het DNA zich niet in een door een membraan afgescheiden compartiment (de celkern) bevindt binnen de cel, maar los door de cel zweeft. Tijdens het genoemd onderzoek kwam moleculair bioloog James A. Lake van de universiteit van California tot het besluit dat er een versmelting was tussen twee grote klassen van prokaryote cellen ongeveer 2,5 miljard jaar geleden. Dit verrassend besluit geeft een nieuwe wending aan het evolutietraject van het Aards leven.

350px-Average_prokaryote_cell_nl_svg
Schematische voorstelling van een prokaryotische cel.

De endosymbiontenhypothese, die tegenwoordig algemeen geaccepteerd wordt, wordt door dit resultaat dan ook zeer sterk bekrachtigd. Deze hypothese gaat over de herkomst van mitochondria en chloroplasten in eukaryote cellen. Volgens deze hypothese stammen ze af van de in eukaryote cellen levende prokaryote endosymbionten. De endosymbiosetheorie verklaart tevens ook voor een deel hoe planten en dieren zijn ontstaan uit bacteriën. Uit de blauwwieren zouden de planten zijn ontstaan door instulping van het celmembraan van prokaryoten. De celkern zou ontstaan zijn uit het ringvormige DNA-molecuul doordat het zich op een bepaalde plaats aan het celmembraan had gehecht. Ook het endoplasmatisch reticulum zou op deze manier zijn ontstaan. De in de cel opgenomen cyanobacteriën (autotrofe prokaryoten) zouden zich tot chloroplasten hebben ontwikkeld en de aerobe bacteriën, waarschijnlijk de proteobacteria die verwant zijn aan de rickettsia, tot mitochondriën. De aerobe bacteriën waren waarschijnlijk de aan de rickettsia verwante proteobacteria.

Eerste organismen zouden gebruik gemaakt hebben van fotosynthese, op die mannier konden ze gebruik maken van het zonlicht. Verdere evolutie zou geleid hebben tot een neveneffect, waardoor deze organismen ook zuurstof bij produceerden. Dit maakte een pad vrij voor zuurstofademende voorouders, zonder zuurstof waren wij er immers allen niet.

prokaryotic-ring-life
Een schema ter illustratie van de prokaryotische ring van het leven. Met de actinobacteriaal donor, aan de linkerkant (blauw), en de clostridiaal donor, op het rechtse deel (geel), de overdracht van deze tot de dubbelembraan prokaryoten aan de bovenkant van de ring (groen).

Leven van hogere klassen zouden nooit bestaan hebben zonder deze versmelting, zonder deze versmelting zouden meercelligen nooit geëvolueerd hebben en had de Aarde er waarschijnlijk volledig anders uitgezien. Door de samensmelting ontstonden er namelijk dubbel membraam prokaryoten, die na een periode van evolutie een leverancier van zuurstof werden voor onze planeet. Volgens NASA zijn dit uiterst gunstige resultaten. We mogen allen alvast zeer blij zijn met deze samensmelting, mocht deze samensmelting immers niet gebeurd zijn had ik nooit dit artikel voor deze website kunnen schrijven en was er zeker en vast niemand om het te lezen…

13 reacties

  • Jonathan Dhaese

    22 augustus 2009

    Vreemd, tot nu toe werd aangenomen dat de eencelligen ontstonden 2.5 miljard à 900 miljoen jaar geleden (=Vroeg-Proterozoïcum ). Gedurende deze immense tijdsperiode ontstonden alle celorganellen een voor een (de kern, de mitochondriën, …) De eerste meercelligen (dus de versmelting van twee prokaryote organismen) zou pas tijdens het Laat-Proterozoïcum (vanaf 900 tot 540 miljoen jaar geleden) hebben plaatsgevonden. Nu ja, ik kan me best wel inbeelden dat data steeds aangepast worden naarmate men meer dingen ontdekt, maar het verschil tussen 2.5 miljard jaar geleden en 900 miljoen jaar geleden lijkt mij toch wel vrij groot .

  • Hugo

    22 augustus 2009

    Ik zeg altijd indien we van een ééncellige afkomstig zijn, moet alle informatie van wat en wie we nu zijn al in de ééncellige aanwezig geweest zijn en dan spreek ik over alle levende organismen op deze planeet. En als je ziet hoe de ééncellige al een miljard geleden perfect was kun je je alleen maar afvragen of er een minder geevolueerde ééncellige was daarvoor, als dat al mogelijk is. Ik heb ook nog altijd problemen met sommige diersoorten die na een paar miljard niet verder geevolueerd zijn. Waarom niet?

  • Jonathan Dhaese

    22 augustus 2009

    Hugo,
    Er ontstaat genetisch gezien nieuwe informatie door mutaties. Daardoor is het mogelijk dat er nieuwe soorten enzovoorts zijn ontstaan, de informatie van een mens was dus niet aanwezig in een ééncellige ;-). Verder wordt er aangenomen dat aminozuren – de bouwstenen van eiwitten – gebracht zijn naar aarde via inslagen van asteroiden. Die gingen dan op een of andere manier samenkomen waardoor er een steeds meer stukjes dna samenkwamen. Het precellulair leven waren dus gewoon stukjes DNA of RNA 🙂

  • VX

    22 augustus 2009

    Door versmelting krijg je meestal weer iets nieuws net zoals fusie. Maar dan moet er toch al ergens een interne of mogelijk een externe informatie voorziening zijn om bijvoorbeeld vrouwelijk of mannelijk te worden. Of bijvoorbeeld licht resultaat gericht te kunnen gebruiken.

  • Jonathan Dhaese

    22 augustus 2009

    VX,
    Het geslacht ligt (bijna altijd) vast in de geslachtschromosomen. Met andere woorden, bij de eerste prokaryote organismen is er puur genetisch materiaal niet gestructureerd aanwezig in het organisme, er zijn geen chromosomen en het heeft geen geslacht. Verschillende geslachten zijn pas veel later in de evolutie gekomen wanneer genen zich zijn beginnen opvouwen tot chromosomen. (Was dat je onduidelijkheid, of heb ik je reactie niet goed begrepen :p?)

  • VX

    23 augustus 2009

    Ja het is nu wat duidelijker. Kan haast geen toeval zijn. Bedankt.

  • hugo

    23 augustus 2009

    Jonathan ik heb een probleem met mutaties. Er wordt nergens gezegd hoe die onstaan. Bijvoorbeeld een dier heeft een mutatie nodig om te overleven. Voor dit dier is dit dan een positieve mutatie want het moet overleven. Is er dan ook zoiets als een negatieve mutatie of een nutteloze mutatie? Als je ziet dat de krokodillen bijna niets verschillen van hun voorouders die miljarden jaren geleden leefden. Hoe komt het dat er geen mutatie geweest is voor de krokodil voor zover wij weten? Kijk als een mutatie er miljoenen jaren over doet om effectief te zijn voor het dier die in een altijd veranderde omgeving leeft dan is die mutatie totaal zinloos want het dier is dan meestal al uitgestorven. De mutatie is de eerste miljoen jaar zinloos tot ze volgroeid en bruikbaar is voor het dier. Want zo wordt het toch in de evolutie uitgelegd. Daar heb ik een groot probleem mee. Als een dier iets nodig heeft voor te overleven dan kan dat dier geen miljoen jaar wachten tot die mutatie er is.

  • Jonathan Dhaese

    23 augustus 2009

    hugo,
    Zonder andere externe oorzaken is er in een cel een kans van 1 op 100 000 tot 1 op 1 miljoen kans dat er een mutatie wordt veroorzaakt. Dit gebeurt bij de celdeling en komt bij elk organisme voor, zowel bij jou, bij mij als bij alle andere dieren.

    Er bestaan nutteloze mutaties, waarbij het DNA toevallig voor eenzelfde aminozuur codeert. Een voorbeeld is het aminozuur Valine: het wordt aangemaakt wanneer het codon GUU (guanine gevolgd door twee maal uracyl), GUC (guanine-uracyl-cytosine), GUA (guanine-uracyl-adenine) en GUG (guanine-uracyl-guanine) achtereen voorkomt in de DNA-keten. Bij alle 4 de codons zijn de eerste twee basen gelijk, de derde is verschillend. Wanneer door een mutatie GUU in een van de andere verandert, is er een nutteloze mutatie. Het codon codeert voor hetzelfde aminozuur en er wordt eenzelfde eiwit aangemaakt.

    Er bestaan ook negatieve mutaties: bijvoorbeeld het syndroom van Down. Hierbij is er drie maal het 21e chromosoom aanwezig in een individu, in plaats van twee maal. 1 van de vele mogelijke oorzaken van het syndroom is een chromosoommutatie: na celdeling ontstaat er een cel waar er 1x het 21e chromosoom teveel is aangemaakt met alle daarbijhorende gevolgen.

    Er bestaan ook positieve mutaties: in de 19e eeuw leefde er een populatie berkenvlinders in Londen. De schors van berken zijn wit-grijs, de buitenkant van de vlinders ook. Er kwamen mutaties voor waardoor het organisme zwart gespikkeld was. Wanneer deze soort vlinders op de berken zaten, werden ze zeer gemakkelijk gezien door natuurlijke vijanden en zeer snel opgegeten – het principe van natuurlijke selectie volgens Darwin. Door de toenemende industrialisatie begonnen de schorsen van de berken echter steeds donkerder tot zwart te kleuren. Hierbij kregen de zwart gespikkelde mutanten geleidelijk aan steeds meer overlevingskans terwijl de witte sneller werden opgegeten. Na een tijd was de volledige populatie zwart en waren er enkel nog de uitzonderingen wit.

    Er bestaan ook mutaties in het menselijk DNA waardoor die mutanten veel minder kans oplopen om AIDS op te lopen. En ook volgens dit principe werken resistente bacteriën: toevallig door een mutatie werkt een antibioticum niet tegen hen waardoor ze meer overlevingskans maken dan de niet-mutanten en uiteindelijk de volledige populatie bacteriën mutanten zijn.

    Het feit dat krokodillen zeer veel (het zal niet volledig gelijk zijn) lijken op hun voorouders zou in theorie betekenen dat ze nooit meer overlevingskans hadden na een mutatie dan zonder die mutatie.

  • Hugo

    23 augustus 2009

    Jonathan bedankt voor je reaktie. Dus de berkenvlinders hebben in één generatie een mutatie veroorzaakt. En geen miljoen jaar gewacht met een mutatie. En de voorbeelden die je aanhaalt worden niet bestempelt als evolutie maar aanpassing van de soort zelf.

  • Jonathan Dhaese

    23 augustus 2009

    De berkenvlinders hebben al altijd mutaties gehad van wit naar zwart. Maar het is pas door die roet en de industrialisatie dat de zwarte mutant meer overlevingskans had. Ik weet niet in hoeveel generaties de volledige populatie zwart geworden is, maar ik vermoed dat het wel meer dan 1 is ;-).

    Inderdaad zijn dergelijke mutaties aanpassing van de soort, maar ik neem aan dat wanneer dergelijke aanpassingen gebeuren op iets grotere schaal (een nieuw orgaan ofzo) je kan spreken van evolutie.

  • Aika

    24 augustus 2009

    Dat over die vlinders had ik ook ooit ergens gelezen.

    Ik ken nog wel een voorbeeld van snel aanpassen aan de omgeving, in Amerika word er veel gejaagd op ratelslangen, en door hun geratel zijn ze makkelijk op te sporen. De reden dat die slangen zo’n geluid maken is om andere levende dieren af te schrikken, maar nu werkt het tegen zich. Er zijn nu al ratelslangen die niet meer ratelen, zodat de mens hun moeilijker of zelfs niet meer kan vinden. Normaal gesproken duurt het duizenden jaren voordat er zo’n evolutie plaats vind, maar bij deze slangen gebeurt dat veel en veel sneller.

    Ik had ook ooit ergens gelezen dat krokodillen nooit ziek worden, omdat hun immuunsysteem zo gevolueerd is dat niks ze meer kan maken.

  • jonathan

    24 augustus 2009

    Jonathan leuk dat je begint over een orgaan. Wat is de cyclus van zo een nieuw orgaan dan. Want een halfvolgroeid orgaan daar heeft men niets aan. Hoe zou een nieuw orgaan zich bijvoorbeeld bij een mens zich volledig inwerken zodoende dat het samenwerkt met alle andere organen die we nu hebben. Redelijk complex niet.

  • Albert Marinus

    29 augustus 2009

    … beste Astroversum. volgens mij heb ik u ene A-4tje gestuurd over astronomische psychologische fysica (astropsychica). Ergens aan ’t eind, zo ongeveer linksonder geschreven, vermelde ik: tro-celt Homos jet25groot 0-1-0. Dus tja, die 25 miljard jaar heb/had ik al in ’t oneindig klein maar ook ’t tegenovergestelde: virus-ontmin jet3in as-ellippen [had/heb ik al uit de 3000 parsecse oneindigheid]. Dit a-4tje hangt al (zelfs op groter afgedrukt formaat) in menig ‘huis’kamer, allang voor deze ‘be’rekeningen uitkwamen van moleculair bioloog James A. Lake. Jammer …

Een reactie plaatsen is niet meer mogelijk.