Teoria endosymbiotyczna jest akceptowanym mechanizmem działania komórek eukariotycznych ewoluował z komórek prokariotycznych. Wymaga współpracy między dwiema komórkami, która pozwala obu przetrwać - i ostatecznie doprowadziła do rozwoju wszelkiego życia na Ziemi.
Historia teorii endosymbiotycznej
Po raz pierwszy zaproponowany przez biologa z Boston University Lynn Margulis pod koniec lat 60. XX wieku, teoria endosymbiontów zaproponowała, że główne organelle komórka eukariotyczna były właściwie prymitywnymi komórkami prokariotycznymi, które zostały pochłonięte przez inną, większą komórka prokariotyczna.
Teoria Margulis była powolna, aby zyskać akceptację, początkowo borykając się z ośmieszeniem w głównej biologii. Margulis i inni naukowcy kontynuowali jednak prace na ten temat, a teraz jej teoria jest przyjętą normą w kręgach biologicznych.
Podczas badań Margulis nad pochodzeniem komórek eukariotycznych zbadała dane dotyczące prokariotów, eukariotów i organelli, ostatecznie proponując podobieństwa między prokarioty i organelle, w połączeniu z ich pojawieniem się w zapisie kopalnym, najlepiej tłumaczyć czymś zwanym „endosymbiozą” (co znaczy „współpracować” wewnątrz.")
Niezależnie od tego, czy większa komórka zapewniała ochronę mniejszym komórkom, czy mniejsza komórka dostarczała energię do większej komórki, układ ten wydawał się wzajemnie korzystny dla wszystkich prokariotów.
Choć na początku wydawało się to zbyt dalekim pomysłem, dane na jego poparcie są niezaprzeczalne. Organelle, które wydawały się być ich własnymi komórkami, obejmują mitochondria a w komórkach fotosyntetycznych chloroplast. Oba te organelle mają własne DNA i własne rybosomy które nie pasują do reszty komórki. Oznacza to, że mogliby przetrwać i rozmnażać się samodzielnie.
W rzeczywistości DNA w chloroplastie jest bardzo podobne do bakterii fotosyntetycznych zwanych cyjanobakteriami. DNA w mitochondriach jest najbardziej podobne do bakterii wywołujących tyfus.
Zanim ci prokariota byli w stanie przejść endosymbiozę, najprawdopodobniej musieli stać się organizmami kolonialnymi. Organizmy kolonialne to grupy prokariotycznych organizmów jednokomórkowych, które żyją w pobliżu innych jednokomórkowych prokariotów.
Przewaga dla kolonii
Mimo że pojedyncze jednokomórkowe organizmy pozostawały oddzielone i mogły przetrwać niezależnie, istniała jakaś korzyść z życia blisko innych prokariotów. Niezależnie od tego, czy była to funkcja ochrony, czy sposób na uzyskanie większej energii, kolonializm musi być w jakiś sposób korzystny dla wszystkich prokariotów zaangażowanych w kolonię.
Gdy te jednokomórkowe żywe istoty znalazły się w wystarczająco dużej odległości od siebie, posunęły się dalej o swoje stosunki symbiotyczne. Większy organizm jednokomórkowy pochłonął inne, mniejsze jednokomórkowe organizmy. W tym momencie nie byli już niezależnymi organizmami kolonialnymi, lecz jedną wielką komórką.
Kiedy większa komórka, która pochłonęła mniejsze komórki, zaczęła się dzielić, kopie mniejszych prokariotów w środku zostały wykonane i przekazane do komórek potomnych.
W końcu mniejsze prokarioty, które zostały pochłonięte, zaadaptowały się i ewoluowały w niektóre z znanych nam organelli w komórkach eukariotycznych, takich jak mitochondria i chloroplasty.
Inne organelle
Inne organelle ostatecznie powstały z tych pierwszych organelli, w tym jądro, w którym znajduje się DNA w eukariocie, retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego.
We współczesnej komórce eukariotycznej części te znane są jako organelle związane z błoną. Nadal nie pojawiają się w komórkach prokariotycznych, takich jak bakterie i archeony, ale są obecne we wszystkich organizmach sklasyfikowanych w domenie Eukarya.