THEORIEËN OVER CELEVOLUTIE - BIOLOGIE - 2026

De theorieën van evolutiecel zijn verklaringen die proberen te begrijpen wanneer en hoe cellen zijn ontstaan. Normaal gesproken verwijzen ze naar eukaryote cellen, dat wil zeggen cellen met een kern gescheiden door een celmembraan waar ze het genetisch materiaal bevatten.

In tegenstelling tot prokaryote cellen, die eenvoudiger zijn en ongeveer 3,7 miljard jaar geleden op aarde verschenen, zijn eukaryote cellen veel complexer, groter en recenter verschenen.

High-definition afbeelding van een eencellig organisme. Via Youtube.

Omdat eukaryote cellen de basis vormen van de meeste levende wezens, zoals planten en dieren, zijn er verschillende theorieën ontwikkeld over hun oorsprong en waarom ze zijn verschenen.

Ontwikkeling van de eerste cellen

De eerste cellen verschenen minstens 3,7 miljard jaar geleden, ongeveer 750 miljoen jaar nadat de aarde was gevormd. Hoewel we niet zeker weten hoe de eerste cellen verschenen, weten we wel heel precies hoe ze zich ontwikkelden.

Een van de meest geaccepteerde theorieën over de vorming van de eerste cellen is echter de volgende: gezien de atmosferische omstandigheden van de vroege aarde kan een ontlading van energie ervoor zorgen dat organische moleculen spontaan ontstaan.

Dat blijkt uit experimenten van Stanley Miller in de jaren vijftig, waarin hij erin slaagde organische moleculen te maken uit waterstof, methaan en ammoniak.

Later werden de eerste complexe organische moleculen (ook wel macromoleculen genoemd) gevormd. Op een bepaald punt in de evolutie van deze moleculen kwam de eerste die zichzelf kon repliceren tevoorschijn met behulp van materialen uit zijn omgeving. Toen werd voor het eerst een cel geboren.

Deze eerste cellen hadden zich aanvankelijk vrij kunnen voortplanten, gezien het gebrek aan concurrentie voor de brandstof die ze gebruikten. Omdat hun aantal echter aanzienlijk toenam (juist vanwege dit gebrek aan concurrentie), moesten cellen al snel geavanceerder worden om te kunnen blijven reproduceren. Zo begon het evolutieproces.

Celtypes en hun ontwikkeling

Jarenlang werd aangenomen dat er slechts twee soorten cellen bestonden, de prokaryote (wat letterlijk betekent "zonder kern") en de meer complexe en later optredende eukaryote. In de afgelopen twee eeuwen zijn er echter andere typen cellen geïdentificeerd die niet voldoen aan de kenmerken van een van de andere twee.

Deze cellen staan ​​sinds de jaren 90 bekend als "archaea", wat letterlijk "oude" betekent. Op deze manier wordt vandaag een classificatiesysteem van drie domeinen gebruikt: Archaea, Bacteria en Eucaria.

Archaea-cellen

Archaea (ook bekend als Archaeas) zijn cellen zonder kern, lijken erg op bacteriën, maar met bepaalde kenmerken die ertoe hebben geleid dat ze als onafhankelijke organismen worden beschouwd.

Net als alle andere cellen zijn het microscopisch kleine organismen. Hun celwand is zeer resistent, waardoor ze in extreme omgevingen kunnen leven (zelfs op asteroïden in de ruimte, zonder de bescherming van welke atmosfeer dan ook).

Hun dieet is ook heel anders, omdat ze profiteren van anorganische verbindingen zoals waterstof, kooldioxide of zwavel in plaats van zuurstof.

Prokaryote cellen (bacteriën)

Prokaryote cellen zijn de eenvoudigste van de drie typen. Ze hebben maar één celmembraan, dat de binnenkant van de cel omgeeft. Binnenin vinden we het genetisch materiaal dat in het cytoplasma is gesuspendeerd, evenals enkele ribosomen (de organellen die energie genereren in de cel).

Prokaryote cellen worden, ondanks dat ze van veel verschillende typen zijn, allemaal geclassificeerd als bacteriën. Om zich efficiënter aan de omgeving aan te passen, hebben veel van hen andere toevoegingen, zoals flagella die vrij kan bewegen of een plakkerige muur, de capsule, waardoor ze zich aan andere organismen kunnen hechten.

Eukaryotische cellen

Eukaryote cellen zijn de meest complexe en grootste van de drie typen. Ze verschillen voornamelijk van prokaryoten en archaea doordat ze een kern hebben waarin ze DNA opslaan. Bovendien hebben ze verschillende soorten cellulaire organellen, waardoor ze verschillende soorten functies kunnen uitvoeren.

Eukaryote cellen vormen de basis van al het complexe leven dat op aarde bestaat. Daarom hebben wetenschappers de oorsprong ervan vele decennia bestudeerd en de zogenaamde endosymbiotische theorie van celontwikkeling ontwikkeld.

Endosymbiotische theorie van celevolutie

Eukaryote cellen zijn veel meer ontwikkeld dan archaea of ​​bacteriën. Slechts een paar decennia geleden werd een bevredigende verklaring voor het ontstaan ​​ervan gevonden: de endosymbiotische theorie.

Deze theorie is gebaseerd op de overeenkomsten die de mitochondriën en chloroplasten van eukaryote cellen hebben met bacteriën, zowel in hun vorm als in hun functie.

Daarom stellen de wetenschappers die het verdedigen voor dat op een bepaald moment in de evolutie een grote cel een bacterie heeft geabsorbeerd en deze begon te gebruiken om de energie te extraheren die nodig was om te overleven en zich voort te planten.

De geabsorbeerde bacteriën kregen ondertussen een grotere kans om nakomelingen achter te laten, evenals meer veiligheid door zich in een grotere cel te bevinden. Daarom ontstond er een symbiotische relatie; vandaar de naam van de theorie.

Na miljoenen jaren van evolutie hebben mitochondria en chloroplasten, die voorheen onafhankelijke bacteriën waren, zich gespecialiseerd. Daarom kunnen ze niet langer buiten de cel overleven.

Bewijs voor de endosymbiotische theorie

In alledaagse taal gebruiken we het woord "theorie" om een ​​mening te beschrijven die niet op feiten is gebaseerd. In de wetenschappelijke wereld is een theorie echter een verklaring van een fenomeen dat wordt bevestigd door experimenten en observatie.

De endosymbiotische theorie is geen uitzondering. Verschillende aanwijzingen doen ons denken dat dit is hoe dieren- en plantencellen zijn ontstaan. Enkele van deze bewijzen zijn de volgende:

• Mitochondriën en chloroplasten hebben hun eigen DNA → Deze twee soorten organellen zijn de enige die DNA in hun cytoplasma hebben, gescheiden van het hoofd-DNA van de cel.
• Beide organellen planten zich zelfstandig voort → Omdat ze hun eigen DNA hebben, kunnen chloroplasten en mitochondriën zich onafhankelijk van de cel vermenigvuldigen en hun eigen deling sturen.
• Ze hebben een celmembraan → In tegenstelling tot de rest van de celorganellen, hebben zowel mitochondriën als chloroplasten een dubbel celmembraan dat ze van de rest scheidt. Dit type membraan komt ook voor in bacteriën.

Referenties

1. "Prokaryote cellen" in: Khan Academy. Opgehaald op: 17 januari 2018 van Khan Academy: es.khanacademy.org.
2. "Verschillen tussen eukaryote en prokaryote cel" in: Difference Between. Opgehaald op: 17 januari 2018 vanuit Difference Between: differ-entre.com.
3. "Van prokaryoten tot eukaryoten" in: Understanding Evolution. Opgehaald op: 17 januari 2018 vanuit Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. "De oorsprong en evolutie van cellen" in: NCBI. Opgehaald op: 17 januari 2018 van NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. "De evolutie van de cel" in: Leer genetica. Opgehaald op: 17 januari 2018 van Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.