THEORIEN DER ZELLENTWICKLUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Theorien der Evolutionszelle sind Erklärungen, die versuchen zu verstehen, wann und wie Zellen entstanden sind. Normalerweise beziehen sie sich auf eukaryotische Zellen, dh solche, deren Kern durch eine Zellmembran getrennt ist und in der sie das genetische Material enthalten.

Im Gegensatz zu prokaryotischen Zellen, die einfacher sind und vor etwa 3,7 Milliarden Jahren auf der Erde erschienen sind, sind eukaryotische Zellen viel komplexer, größer und erscheinen in jüngerer Zeit.

Hochauflösendes Bild eines einzelligen Organismus. Über Youtube.

Da eukaryotische Zellen die Grundlage der meisten Lebewesen wie Pflanzen und Tiere sind, wurden verschiedene Theorien über ihre Herkunft und warum sie erschienen sind entwickelt.

Entwicklung der ersten Zellen

Die ersten Zellen erschienen vor mindestens 3,7 Milliarden Jahren, etwa 750 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde. Obwohl wir nicht genau wissen, wie die ersten Zellen entstanden sind, wissen wir ziemlich genau, wie sie sich entwickelt haben.

Eine der am meisten akzeptierten Theorien über die Bildung der ersten Zellen ist jedoch die folgende: Angesichts der atmosphärischen Bedingungen der frühen Erde kann eine Energieentladung dazu führen, dass sich spontan organische Moleküle bilden.

Dies wurde durch Stanley Millers Experimente in den 1950er Jahren gezeigt, bei denen es ihm gelang, organische Moleküle aus Wasserstoff, Methan und Ammoniak herzustellen.

Später wurden die ersten komplexen organischen Moleküle (auch Makromoleküle genannt) gebildet. Irgendwann in der Entwicklung dieser Moleküle entstand das erste, das sich selbst replizieren konnte, unter Verwendung von Materialien aus seiner Umgebung. Dann wurde zum ersten Mal eine Zelle geboren.

Diese ersten Zellen hätten sich angesichts der mangelnden Konkurrenz um den von ihnen verwendeten Brennstoff zunächst frei vermehren können. Da ihre Anzahl jedoch erheblich zunahm (gerade wegen dieser mangelnden Konkurrenz), mussten die Zellen bald komplexer werden, um sich weiter zu vermehren. So begann der Evolutionsprozess.

Zelltypen und ihre Entwicklung

Viele Jahre lang wurde angenommen, dass nur zwei Arten von Zellen existieren, die prokaryotische (was wörtlich "ohne Kern" bedeutet) und die komplexere und später einsetzende eukaryotische. In den letzten zwei Jahrhunderten wurden jedoch andere Zelltypen identifiziert, die nicht den Eigenschaften der beiden anderen entsprechen.

Diese Zellen sind seit den 90er Jahren als "Archaeen" bekannt, was wörtlich "alte" bedeutet. Auf diese Weise wird heute ein Klassifizierungssystem von drei Domänen verwendet: Archaea, Bacteria und Eucaria.

Archaea-Zellen

Archaea (auch als Archaea bekannt) sind Zellen ohne Kern, die Bakterien sehr ähnlich sind, aber bestimmte Eigenschaften aufweisen, die dazu geführt haben, dass sie als unabhängige Organismen betrachtet werden.

Wie alle anderen Zellen sind sie mikroskopisch kleine Organismen. Ihre Zellwand ist sehr widerstandsfähig, was es ihnen ermöglicht, in extremen Umgebungen zu leben (sogar auf Asteroiden im Weltraum, ohne den Schutz jeglicher Art von Atmosphäre).

Ihre Ernährung ist auch sehr unterschiedlich, da sie anorganische Verbindungen wie Wasserstoff, Kohlendioxid oder Schwefel anstelle von Sauerstoff nutzen.

Prokaryontische Zellen (Bakterien)

Prokaryontische Zellen sind der einfachste der drei Typen. Sie haben nur eine Zellmembran, die das Innere der Zelle umgibt. Im Inneren finden wir das im Zytoplasma suspendierte genetische Material sowie einige Ribosomen (die Organellen, die in der Zelle Energie erzeugen).

Prokaryontische Zellen werden, obwohl sie von vielen verschiedenen Arten sind, alle als Bakterien klassifiziert. Um sich effizienter an die Umgebung anzupassen, haben viele von ihnen andere Zusätze, wie Flagellen, die sich frei bewegen können, oder eine klebrige Wand, die Kapsel, die es ihnen ermöglicht, an anderen Organismen zu haften.

Eukaryontische Zellen

Eukaryontische Zellen sind die komplexesten und größten der drei Typen. Sie unterscheiden sich von Prokaryoten und Archaeen hauptsächlich dadurch, dass sie einen Kern haben, in dem sie DNA speichern. Darüber hinaus verfügen sie über verschiedene Arten von Zellorganellen, mit denen sie verschiedene Arten von Funktionen ausführen können.

Eukaryontische Zellen sind die Grundlage allen komplexen Lebens auf der Erde. Aus diesem Grund untersuchen Wissenschaftler seit vielen Jahrzehnten ihren Ursprung und haben die sogenannte endosymbiotische Theorie der Zellentwicklung entwickelt.

Endosymbiotische Theorie der Zellentwicklung

Eukaryontische Zellen sind viel weiter entwickelt als Archaeen oder Bakterien. Noch vor wenigen Jahrzehnten wurde eine zufriedenstellende Erklärung für seine Entstehung gefunden: die endosymbiotische Theorie.

Diese Theorie basiert auf den Ähnlichkeiten, die die Mitochondrien und Chloroplasten eukaryotischer Zellen mit Bakterien haben, sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Funktion.

Daher schlagen die Wissenschaftler, die es verteidigen, vor, dass eine große Zelle irgendwann in der Evolution ein Bakterium absorbierte und damit begann, die zum Überleben und zur Fortpflanzung notwendige Energie zu extrahieren.

Die absorbierten Bakterien gewannen unterdessen eine größere Wahrscheinlichkeit, Nachkommen zu hinterlassen, sowie eine größere Sicherheit, indem sie sich in einer größeren Zelle befanden. Daher trat eine symbiotische Beziehung auf; daher der Name der Theorie.

Nach Millionen von Jahren der Evolution haben sich Mitochondrien und Chloroplasten, die zuvor unabhängige Bakterien waren, spezialisiert. Daher können sie außerhalb der Zelle nicht mehr überleben.

Beweise für die endosymbiotische Theorie

In der Alltagssprache verwenden wir das Wort "Theorie", um eine Meinung zu beschreiben, die nicht auf Tatsachen beruht. In der Welt der Wissenschaft ist eine Theorie jedoch eine Erklärung eines Phänomens, das durch Experimente und Beobachtungen bestätigt wird.

Die endosymbiotische Theorie ist keine Ausnahme. Mehrere Hinweise lassen vermuten, dass auf diese Weise tierische und pflanzliche Zellen entstanden sind. Einige dieser Beweise sind die folgenden:

• Mitochondrien und Chloroplasten haben ihre eigene DNA → Diese beiden Arten von Organellen sind die einzigen, die DNA in ihrem Zytoplasma haben und von der Haupt-DNA der Zelle getrennt sind.
• Beide Organellen vermehren sich selbst → Da sie über eine eigene DNA verfügen, können sich Chloroplasten und Mitochondrien unabhängig von der Zelle replizieren und ihre eigene Teilung steuern.
• Sie haben eine Zellmembran → Im Gegensatz zu den übrigen Organellen der Zelle haben sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten eine doppelte Zellmembran, die sie vom Rest trennt. Diese Art von Membran ist auch in Bakterien vorhanden.

Verweise

1. "Prokaryontische Zellen" in: Khan Academy. Abgerufen am: 17. Januar 2018 von der Khan Academy: es.khanacademy.org.
2. "Unterschiede zwischen eukaryotischen und prokaryotischen Zellen" in: Unterschied zwischen. Abgerufen am: 17. Januar 2018 von Difference Between: different-entre.com.
3. "Von Prokaryoten zu Eukaryoten" in: Evolution verstehen. Abgerufen am: 17. Januar 2018 von Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. "Der Ursprung und die Entwicklung von Zellen" in: NCBI. Abgerufen am: 17. Januar 2018 von NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. "Die Evolution der Zelle" in: Genetik lernen. Abgerufen am: 17. Januar 2018 von Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.