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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Zellen, -teilung und Biomembrane > Der Stanley-Miller-Versuch und die Endosymbiontentheorie

Argumente aus der Cytologie: „Stanley-Miller-Versuch“ Theorie zur Evolution der Zelle Endosymbionten- Theorie

Chemische Evolution (Stanley Miller Versuch):
In einem speziellen Reaktionsgefäß wird eine sauerstofffreie Uratmosphäre hergestellt, die die anorganischen Substanzen H2=Wasser, H2O=Wasserstoff, CO=Kohlenmonoxid, NH3=Ammoniak und Ch4=Methan enthält. Der Grund dieses Versuches besteht darin, dass Miller vermutete, die Urerde bzw. Atmosphäre sei aus diesen Soffen zusammen gesetzt gewesen.
Die Energie für die abiogene Aminosäuresynthese wird wie im Originalversuch von Miller über Hochspannungsentladung (Gewitter in der Uratmosphäre) bereitgestellt. In der Ursuppe (die organischen Verbindungen sammelten sich in den Urozeanen und konnten in kleinen Tümpeln eine hohe Konzentration erreichen) lassen sich nach ca. 15 Stunden die ersten Aminosäuren (Glycin, Alanin, Glutaminsäure, Serin, Threonin) dünnschichtchromatographisch nachweisen und identifizieren.
Nach 8 Tagen entstanden CO2=Kohlenstoffdioxid, N2=Stickstoff, Milchsäure, Aminosäure, Ameisensäure. Auf Grund diverser chemischer Reaktionen entstanden einfache organische Verbindungen aus anorganischen Stoffen. Diese Verbindungen sind allerdings ausschließlich durch ständige Energiezufuhr erhalten.
Die Energiezufuhr wird durch Pyritbildung unterstützt. Am Pyrit lagern sich die negativ geladenen Teilchen z.B. die der gebildeten Säurereste an. Diese Teilchen, um den positiv gelandenen Pyrit herum, werden umhüllt von einer Fettsäure Membran und/oder weiteren Pyritbildungen. Die dadurch entstandenen Reaktionsräume konnten weitere organische Stoffverbindungen anreichern (durch diese konzentrierte Lösung können nur Makromoleküle entstanden sein).

Entstehung des Lebens:
Bis heute ist es noch nicht gelungen, experimentell Lebewesen zu erzeugen. Zur Entwicklung der Lebensvorgänge hat man allerdings zahlreiche Hypothesen aufgestellt und durch Modellversuche unterstützt.
Das Aminosäure-Gemisch bildet zum Beispiel in Lavagestein (in den Poren) eiweißartige Verbindungen, Proteinoide. Beim Abkühlen der Proteinoide entstehen kleine Kügelchen, die man Mikroshären nennt. Diese Mikroshären sind nur für einige Stoffe durchlässig. Also sind sie selektiv. Durch Anwesenheit bestimmter Ionen wurden die Mikroshären angeregt (ATP, Energie zum spalten).
Eine Art von Stoffwechsel auf nicht- enzymatischer Basis entstand. Unter den Bedingungen wie sie wahrscheinlich auf der Urerde herrschten, konnten sich nahezu alle biotisch wichtigen Kleinmoleküle bilden, allerdings kein Leben.

Evolution der Zelle (Endosymbionten- Theorie):
Die ältesten Zellen waren Prokaryoten (Bakterien und Blaualgen). Mitochondrien und Chloroplasten ähneln ihnen in ihrer Struktur. Die Endosymbtionten- Theorie versucht die Entstehung der eukaryotischen Zelle zu erklären. Sie geht davon aus, dass gärende zellwandfreie Bakterien im Verlauf der Evolution symbiontisch Blaualgen und aerobe Bakterien aufgenommen haben, die sich dann zu Plastiden und Mitochondrien entwickelten. Aus der einfachen Procyte hat sich so die komplexe Eucyte entwickelt.

Für die Theorie spricht folgendes:
Plastiden und Mitochondrien entstehen nur durch Teilung aus ihresgleichen. Bei Verlust kann sie sich also nicht neu bilden.
Beide Organellen haben zwei Membranen, als ob sie in Wirtszellen eingedrungen wären und ihre eigene Membran von der Wirtsmembran umschlossen worden wäre, so wie dies bei der Endozytose von Partikeln geschieht.
Die innere Membran der Mitochondrien enthält ein Phosholipid, das sonst nur in der Membran von Procyten vorkommt
Proteine der inneren Membran werden von der Mitochondrien- DNA codiert, Proteine der äußeren von der DNA des Zellkerns.
Beide Organellen haben ringförmige, nackte DNA und Ribosomen (wie die Prokaryoten)

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