Primaire en secondaire endosymbiose; het begin van evolutie

Symbiose maakt een belangrijk onderdeel uit van de natuur. Het gaat daarbij om organismen die nauw samenleven en hier wederzijds voordeel van hebben. Endosymbiose is daar een speciale vorm van waarbij één van de twee symbionten in de ander leeft. Er hebben zich met betrekking tot symbiose in de geschiedenis van het leven twee zeer belangrijke fasen voorgedaan. De eerste of primaire endosymbiose ontstond door het opslokken van een cyanobacterie door een andere bacterie. Een cyanobacterie (ook wel blauwalg genoemd ondanks dat het geen alg is) is een bacterie die leeft op fotosynthese. Als gevolg van het opslokken van deze cyanobacterie ontstonden de eerste echte algen. De gastheerbacterie, die de cyanobacterie opslokte, kan vervolgens de suikers die deze laatste met fotosynthese maakt gebruiken om van te leven. De samenwerking tussen de gastheercel en de endosymbiont is zo nauw dat er zelfs genen uitgewisseld worden. Op den duur zijn de twee cellen tot één organisme geworden. Hieruit ontwikkelden zich de algen en landplanten.

Primaire en secondaire endosymbiose

Er heeft zich vervolgens een tweede of secondaire endosymbiose voorgedaan, waarbij een eukaryotische cel de algencel opslokte. Deze eukaryotische cel was daardoor in staat ook van fotosynthese te leven. Zo ontstond er een cel met chloroplasten en twee celkernen. De celkern van één van de twee werd opgenomen door de andere celkern. Deze cellen vormen organismen als diatomen, zeewieren en bepaalde dinoflagellaten, die een zeer belangrijke rol spelen in de koolstofcyclus. Nu hebben de onderzoekers van deze studie aangetoond dat er twee unicellulaire algen bestaan, Guillardia theta en Bigelowiella natans ( het zijn twee van de meest complexe cellen die in de natuur voorkomen), waarbij deze transitie tussen de twee celkernen nog te zien is. Er bestaat in deze cellen een volwaardige kern plus een zogenaamde nucleomorf. Deze tweede kleinere celkern is het overblijfsel van de uitwisseling van genen die er tussen de twee celkernen geweest is. Blijkbaar kan de gastheercel niet méér genen onttrekken aan de gast want dan zou de laatste sterven en zou de symbiose teniet gedaan worden. De gastheercel zou zo de mogelijkheid tot fotosynthese verliezen. De onderzoekers merken op dat er in deze twee organismen nog steeds genen van de mitochondrien naar de celkern migreren, maar migratie van genen van plastiden naar de celkern of van de nucleomorf naar de celkern ligt helemaal stil. Kortom, de twee endosymbionten bevinden zich in een patstelling. G. theta en B. natans zijn twee levende ‘missing links’.

Uit: Nature article, Nature News and Views, Physorg.