Mi lenne, ha be tudnánk kebelezni egy másik élő szervezetet,
és át tudnánk venni a képességeit?
Képzeljük el, hogy lenyelünk egy kismadarat,
és egyszeriben tudunk repülni.
Vagy lenyelünk egy kobrát,
és fogainkból ártalmas mérget tudunk kiválasztani.
Az élet történetében –
különösen az összetett eukarióta sejtek evolúciója során – sokszor történt ilyen.
Az egyik szervezet magába olvasztotta a másikat,
és egyesülésükkel létrejött egy új, mindkettő képességeivel bíró organizmus.
Körülbelül kétmilliárd évvel ezelőtt
a prokarióták voltak a Föld egyedüli élő szervezetei,
melyek membránhoz kötődő organellum nélküli egysejtű organizmusok voltak.
Nézzünk meg jobban hármat közülük.
Az egyik nagy, egyszerű, pacára hasonlító sejt volt,
mely be tudott kebelezni más dolgokat úgy, hogy sejtmembránjával körbekerítette őket.
A másik baktériumsejt volt,
mely cukormolekulákká alakította a napenergiát fotoszintézis útján.
A harmadik oxigéngázt használt a cukorhoz hasonló anyagok lebontására,
és ezt az energiát életműködéshez használható formában szabadította fel.
A pacasejtek olykor bekebelezték a kis fotoszintetizáló baktériumokat.
Ezek a baktériumok aztán a paca belsejében éltek és osztódtak, ahogy azelőtt,
de most már a pacával összekapcsolódva.
Ha belebotlanánk egy ilyen életformába,
azt gondolhatnánk, egyetlen élő szervezet az egész,
hogy a zöld fotoszintetizáló baktériumok csak részei a pacának,
annak egyik életfunkcióját látják el,
mint ahogy nekünk is részünk a szívünk,
mely a véráramoltatás funkcióját látja el.
A sejtek effajta együttélését endoszimbiózisnak nevezzük,
melynek során az egyik élő szervezet a másikban él.
Az endoszimbiózis azonban nem fejeződött be itt.
Mi történt, amikor a másik baktérium is bekerült?
Így a faj sejtjei rendkívül összetetté váltak.
Nagyok lettek,
tele kloroplasztisznak és mitokondriumnak nevezett bonyolult sejtszervecskékkel.
E struktúrák együttműködtek, hogy hasznosítsák a napfényt,
cukrot készítsenek,
és lebontsák ezt a cukrot oxigén felhasználásával,
mely pont ekkortájt jelent meg a Föld légkörében.
A más organizmusok bekebelezése csak az egyik módszer,
mellyel a fajok
az őket körülvevő környezet változó feltételeihez alkalmazkodtak.
Ez a kis történet jól mutatja a biológusok endoszimbióta elméletét,
mely jelenleg a legjobb magyarázat arra, hogyan fejlődtek az összetett sejtek.
Nagyon sok bizonyíték támasztja alá ezt az elméletet.
Nézzük meg ezekből a három legfontosabbat!
Először is, sejtjeink kloroplasztiszai és mitokondriumai ugyanúgy sokszorozódnak,
mint az ősi baktériumok,
melyek egyébként még mindig léteznek.
Valójában ha elpusztítjuk e sejtrészeket, nem jelennek meg újak.
A sejtek nem tudják őket előállítani.
Csak ők képesek többet előállítani magukból.
Második bizonyíték.
A kloroplasztiszok és a mitokondriumok is tartalmaznak saját DNS-t és riboszómát.
A DNS-ük körkörös szerkezetű,
mely feltűnően hasonlít az ősi baktériumok DNS-ére,
és sok hasonló gént is tartalmaz.
A kloroplasztiszok és mitokondriumok riboszómái vagy fehérjeösszeállító részei
szintén ugyanolyan felépítésűek, mint az ősi baktériumok riboszómái,
de különböznek az eukarióta sejt többi részén fellelhető riboszómáktól.
Végül nézzük meg az összeolvadás folyamatában érintett membránokat.
A kloroplasztiszokat és a mitokondriumokat két membrán veszi körül,
egy belső és egy külső membrán.
Belső membránjuk bizonyos lipideket és fehérjéket tartalmaz,
amelyek nincsenek jelen a külső membránban.
Ez miért fontos?
Mert külső membránjuk régen a pacasejthez tartozott.
Amikor elnyelték őket az endoszimbiózis során,
becsomagolódtak abba a membránba, és sajátjukat belsőként tartották meg.
Ugyanezek a lipidek és fehérjék
megtalálhatók az ősi baktériumok membránján.
A biológusok ezzel az elmélettel magyarázzák
az eukarióta szervezetek sokféleségének eredetét.
Vegyük az úszómedencék falain növekvő zöld algákat.
Egy nagyobb, forgó farokszerkezettel vagy ostorral rendelkező eukarióta sejt
bekebelezett ilyen algákat,
így jött létre az, amit ma szemesostorosként ismerünk.
A szemesostoros képes fotoszintetizálni,
cukrot lebontani oxigén felhasználásával,
és úszkálni a tó vízében.
És ahogy az elmélet megjósolja,
a szemesostoros kloroplasztiszainak három membránja van,
mivel bekebelezés előtt kettő volt.
Az endoszimbióta elmélet szerint a bekebelező folyamat lehetővé tette,
hogy az organizmusok erős képességeket egyesítsenek,
és ezáltal jobban alkalmazkodjanak a földi léthez.
Az így létrejött fajok sokkal többre képesek,
mint amikor külön élő szervezetek voltak,
és ez az evolúciós ugrás vezetett a mikroorganizmusokhoz,
a növényekhez és az állatokhoz, melyeket ma a bolygón találunk.