Tatsache Evolution

seinen grundlegenden Untersuchungen und Schlussfolgerungen auch die Aufklärung der evolutionären Herkunft der Mitochondrien eingeleitet (Abb. 8.2). In diesem Kapitel sollen zunächst Leben, Werk und der spektakuläre Selbstmord dieses in seiner Bedeutung Charles Darwin gleichrangigen Naturforschers vorgestellt werden. Danach wird ein aktuelles Symbiogenese-Konzept beschrieben und dessen Bedeutung für das Verständnis der Evolution der Organismen dargelegt.
    Abb. 8.1: Vom Organismus zur Zell-Organelle. Die Säugerspezies Mensch (
Homo sapiens
) ist, wie z. B. auch die Stiel-Eiche (
Quercus robur
), durch eine arttypische Gestalt (Morphologie) gekennzeichnet. Organe, wie z. B. der Magen oder das Laubblatt, dienen der Ernährung (Verdauung bzw. Photosynthese). Die Organe sind aus verschiedenen Geweben zusammengesetzt, die aus Gruppen ähnlicher Zellen bestehen. Innerhalb der Zellen können Strukturen mit spezieller Funktion (Organellen) erkannt werden. Die entsprechenden Gaswechselprozesse (Aufnahme bzw. Abgabe von Kohlendioxid, CO 2 und Sauerstoff, O 2 ) sind im Text beschrieben.

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|233| Mitochondrien und Chloroplasten: DNA-haltige Organellen des Tier- und Pflanzenkörpers
    Um die von C. S. Merezhkowsky in den Jahren 1905 bis 1910 eingeleitete Revolution im biologischen Denken verstehen zu können, sollen in diesem Abschnitt einige allgemeine Grundlagen rekapituliert werden. Da die Evolutionsforscher C. Darwin und A. R. Wallace im Wesentlichen Makroorganismen (Tiere, Pflanzen) und Kollektive derselben (Populationen) im Blick hatten, wollen wir in diesem Exkurs – gemäß dem von Merezhkowsky eingeführten Prinzip – vom Lebewesen (Mensch, Pflanze) zur Zelle bzw. den Organellen absteigen.
    Das individuelle mehrzellige lebende System (der
Organismus
) ist aus Funktionseinheiten, den
Organen
, zusammengesetzt , die wiederum Organsysteme bilden können. In Abb. 8.1 ist ein Mensch einer Stiel-Eiche gegenübergestellt. Es wird verdeutlicht, dass unser repräsentativer Großsäuger z. B. über ein Verdauungssystem verfügt, womit er die aufgenommene energiereiche Nahrung (z. B. Reis, d. h. Kohlenhydrate) abbauen und dem Körper zugänglich machen kann. Derartige
heterotrophe
Organismen (Tiere, Pilze, viele Einzeller) beziehen ihre Nahrung letztlich aus Produkten, die von den Pflanzen, Algen und Cyanobakterien der Biosphäre über die sonnengetriebene
Photosynthese
hergestellt worden sind (Assimilation von Kohlendioxid, CO 2 ; Biosynthese energiereicher Kohlenhydrate , wie z. B. Stärke, verbunden mit einer Freisetzung von |234| molekularem Sauerstoff, O 2 ). Die grünen Organismen sind somit
photoautotrophe
Produzenten oder »lebende Sonnenkraftwerke «. Die wichtigsten Photosyntheseorgane der Pflanze sind die grünen Laubblätter (Abb. 8.3 B).
    Die in Abb. 8.1 eingezeichneten Ernährungsorgane (Magen, Laubblatt) sind aus
Geweben
zusammengesetzt, die aus
Zellen
aufgebaut sind. Die Zellen verfügen als kleinste lebensfähige »Elementarbausteine« der Organismen über sub-zelluläre Strukturen, die analog den Organen des Lebewesens spezifische Funktionen erfüllen. Drei wichtige
Organellen
typischer Zellen sollen genannt werden: Der Kern (Nucleus), die Mitochondrien |235| (Kraftwerke zur ATP-Produktion) und die Chloroplasten (Photosynthese-Einheiten der Pflanzenzelle, in denen ATP gebildet und zur Stärke-Biosynthese verbraucht wird). Wie Abb. 8.2 zeigt, sind Tier- und Pflanzenzellen durch einen relativ gleichförmig gebauten Nucleus gekennzeichnet, der in die Grundsubstanz (Cytoplasma) des Zell-Leibes (Protoplast) eingelagert ist. Die Pflanzenzelle ist von einer starren, cellulosehaltigen Wand umschlossen, die der Tierzelle fehlt. Warum dies so ist, hat C. S. Merezhkowsky 1905 in einem wenig bekannten »Löwen-Gleichnis« anschaulich dargelegt (s. unten). Das Cytoplasma der Tier- und Pflanzenzelle enthält zahlreiche Mitochondrien , die sich bezüglich ihrer Morphologie kaum voneinander unterscheiden. Nur die Zellen der Pflanzen (sowie ein und mehrzellige Algen) besitzen Chloroplasten (veraltete Bezeichnung: Chromatophoren), die das grüne Pigment Chlorophyll (Varianten a und b) sowie die gelb gefärbten Carotinoide enthalten. Chloroplasten betreiben Photosynthese und sind, wie die Mitochondrien, sich im Cytoplasma der Zelle selbst vermehrende (semi-autonome) Organellen (s. Abb. 8.3 B). Die bereits in den Kapiteln 2 und 3 vorgestellte Erbsubstanz DNA (Desoxyribonucleinsäure) ist im Nucleus und, in