Teori Endosimbiotik : Asal Usul Sel Eukariot

Pada awalnya, semua mahluk hidup diduga berasal dari mahluk bersel satu yang sangat sederhana, yaitu bakteri prokariot. Dugaan ini diperkuat dengan ditemukannya fosil sel prokariotik yang ada dalam batu-batuan yang berumur 3,5 miliar tahun.

Namun, bagaimana sel prokariotik ini dapat berevolusi menjadi sel yang lebih kompleks, yaitu sel eukariotik?

Sampai dengan sekitar tahun 1970, diyakini bahwa sel-sel eukariotik berevolusi dari sel-sel prokariotik melalui suatu proses evolusi perlahan-lahan, yaitu organel pada sel prokariotik perlahan-lahan berkembang menjadi lebih kompleks. Konsep ini berubah setelah penemuan Lynn Margulis dari Universitas Boston. Margulis membuktikan teori yang sebelumnya diabaikan, yaitu organel-organel tertentu pada sel eukariotik, terutama mitokondria dan kloroplas berasal dari sel prokariotik yang berukuran kecil.

Teori ini disebut teori endosimbiotik. Sesuai dengan teori endosimbiotik, ada organisme prokariot yang relatif besar, yang menelan organisme prokariot yang berukuran lebih kecil. Namun, karena tidak dapat dicerna oleh sitoplasma prokariot yang lebih besar, sel prokariot yang lebih kecil tersebut tinggal menetap dan membentuk endosimbion di dalam tubuh sel inangnya.

Saat sel inang bereproduksi, endosimbion juga bereproduksi. Setelah beberapa generasi. endosimbion kehilangan sifat-sifat yang tidak dibutuhkannya lagi dan berevolusi menjadi organel mitokondria yang kita kenal sekarang ini.

Diduga juga bahwa bergabungnya endosimbion lain, terutama Cyanobacteria, menyebabkan organisme eukariot heterotrof yang ada pada masa awal berubah menjadi organisme autotrof fotosintetik sekarang, yaitu alga dan tumbuhan hijau. Penggabungan kloroplas merupakan tahap akhir dalah proses endosimbiotik karena semua organisme eukariot memiliki mitokondria, namun hanya alga dan tumbuhan hijau yang memiliki kloroplas.

Bukti bahwa mitokondria dan plastida berasal dari endosimbiosis adalah sebagai berikut: 

Mitokondria memiliki 2 membran.

1. Mitokondria dan plastida awalnya terbentuk hanya melalui proses yang sama dengan pembelahan biner.
   
2. Dalam beberapa ganggang, seperti Euglena, plastidanya dapat dihancurkan oleh bahan kimia tertentu tanpa mempengaruhi sel. Dalam kasus seperti itu, plastida tidak akan beregenerasi. Hal ini menunjukkan bahwa regenerasi plastid bergantung pada sumber ekstraseluler, seperti dari pembelahan sel atau endosimbiosis.
3. Kedua organel ini dikelilingi oleh dua atau lebih membran, yang menunjukkan perbedaan komposisi dari membran sel lainnya.
4. Kedua mitokondria dan plastida mengandung DNA yang berbeda dari inti sel.
5. Analisa urutan DNA dan perkiraan filogenetik menunjukkan bahwa DNA  nuklir mengandung gen yang mungkin berasal dari plastida.
6. Ribosom dalam organel-organel ini adalah seperti yang ditemukan pada bakteri (70S).
7. Protein asal organel, seperti bakterinya, juga menggunakan N-formilmetionin dalam menginisiasi asam amino.
8. Sebagian besar struktur internal dan biokimia dari plastida, misalnya  tilakoid dan klorofil tertentu, sangat mirip dengan cyanobacteria. Filogenetik menunjukkan bahwa plastida paling erat kaitannya dengan cyanobacteria.
9. Mitokondria memiliki beberapa enzim dan sistem transportasi yang mirip dengan bakteri.
10. Beberapa protein yang dikodekan dalam nukleus diangkut ke kedua organel ini, dan keduanya, mitokondria dan plastida memiliki genom kecil dibandingkan dengan bakteri. Ini konsisten dengan meningkatnya ketergantungan pada host eukariotik setelah mereka membentuk endosimbiosis. Sebagian besar gen pada genom organel telah hilang atau pindah ke nukleus. Gen yang paling dibutuhkan untuk fungsi mitokondria dan plastid berada dalam nukleus bakterinya.
11. Plastida terdapat dalam kelompok yang sangat berbeda dari protista, beberapa di antaranya berkaitan erat dengan bentuk plastida yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa jika kloroplas ada dari awal, kemiripan mereka satu sama lain sulit untuk dijelaskan.
12. Banyak dari protista berisi plastida "primer" yang belum pernah diperoleh dari eukariot yang mengandung plastida.
    
13. Ganggang glaucophyte memiliki kloroplas yang sangat mirip cyanobacteria. Secara khusus, mereka memiliki dinding sel peptidoglikan antara dua membran.

Glaucocystis sp.

sumber : 

Biologi SMA & MA untuk kelas 12 (Jakarta : Esis), hlm.239 http://en.wikipedia.org/wiki/Endosymbiotic_theory