Vsebina
Pred skoraj štirimi milijardami let so se na Zemlji pojavile prve oblike življenja in to so bile najzgodnejše bakterije. Te bakterije so se sčasoma razvijale in se sčasoma razvejale v številne oblike življenja, ki jih danes vidimo. Bakterije spadajo v skupino organizmov, imenovane prokarioti, enocelične entitete, ki ne vsebujejo notranjih struktur, vezanih z membranami. Drugi razred organizmov so evkarionti, ki imajo membrana vezana jedra in druge strukture. Mitohondrije, ki zagotavljajo energijo za celico, so ena izmed teh membransko vezanih struktur, imenovanih organele. Kloroplasti so organele v rastlinskih celicah, ki lahko izdelujejo hrano. Ta dva organela imata veliko skupnega z bakterijami in sta se lahko dejansko razvila iz njih.
Ločeni genomi
Bakterije nosijo svojo DNK, molekulo, ki vsebuje gene, v krožnih komponentah, imenovanih plazmidi. Mitohondriji in kloroplasti imajo lastno DNK v plazmidu podobnih strukturah. Poleg tega se DNA mitohondrijev in kloroplastov, tako kot bakterija, ne pritrdi na zaščitne strukture, imenovane histone, ki vežejo DNK. Ti organeli naredijo svojo DNK in sintetizirajo lastne beljakovine neodvisno od preostale celice.
Sinteza beljakovin
Bakterije tvorijo beljakovine v strukturah, imenovanih ribosomi. Proces nastajanja beljakovin se začne z isto aminokislino, eno od 20 podenot, ki sestavljajo beljakovine. Ta izhodna aminokislina je N-formilmetionin v bakterijah, pa tudi mitohondrijih in kloroplastih. N-formilmetionin je drugačna oblika aminokisline metionin; beljakovine, ustvarjene v preostalih ribosomih celic, imajo drugačen začetni signal - navaden metionin. Poleg tega so kloroplastni ribosomi zelo podobni bakterijskim ribosomom in se razlikujejo od ribosomov v celicah.
Podvajanje
Mitohondriji in kloroplasti naredijo več samega, podobno kot razmnožujejo bakterije. Če se mitohondriji in kloroplasti odstranijo iz celice, celica ne more več narediti teh organelov, da bi nadomestila odstranjene. Edini način, da se te organele lahko razmnožijo, je po isti metodi, ki jo uporabljajo bakterije: binarna cepitev. Tako kot bakterije se tudi mitohondriji in kloroplasti povečajo v velikosti, podvojijo svojo DNK in druge strukture in se nato razdelijo na dva enaka organela.
Občutljivost na antibiotike
Zdi se, da delovanje mitohondrijev in kloroplastov ogrožata delovanje istih antibiotikov, ki bakterijam povzročajo težave. Antibiotiki, kot so streptomicin, kloramfenikol in neomicin, ubijajo bakterije, povzročajo pa tudi poškodbe mitohondrijev in kloroplastov. Na primer, kloramfenikol deluje na ribosome, strukture v celicah, ki so mesta proizvodnje beljakovin. Antibiotik posebej deluje na bakterijske ribosome; na žalost vpliva tudi na ribosome v mitohondrijih, zaključuje raziskava iz leta 2012 dr Alison E. Barnhill s sodelavci z Veterinarske fakultete na univerzi Iowa State in objavljena v reviji "Antimikrobna sredstva in kemoterapija."
Endosimbiotska teorija
Zaradi presenetljivih podobnosti med kloroplasti, mitohondriji in bakterijami so znanstveniki začeli preučevati svoje odnose med seboj. Biologinja Lynn Margulis je leta 1967 razvila endosimbiotsko teorijo, v kateri je razložila izvor mitohondrijev in kloroplastov v evkariontskih celicah. Dr Margulis je teoretiral, da tako mitohondriji kot kloroplasti izvirajo iz prokariotskega sveta. Mitohondriji in kloroplasti so bili pravzaprav sami prokarioti, preproste bakterije, ki so tvorile odnos s gostiteljskimi celicami. Te gostiteljske celice so bili prokarioti, ki niso mogli živeti v okolju, bogatem s kisikom, in so zajeli te prekurzorje mitohondrijev. Ti organizmi gostitelji so svojim prebivalcem zagotavljali hrano v zameno za preživetje v strupenem okolju, ki vsebuje kisik. Kloroplasti iz rastlinskih celic so morda izvirali iz organizmov, podobnih cianobakterijam. Predhodnik kloroplasta je živel simbiotično z rastlinskimi celicami, ker bi te bakterije svojim gostiteljem zagotavljale hrano v obliki glukoze, gostiteljske celice pa bi nudile varen prostor za življenje.