Perto de quatro bilhões de anos atrás, as primeiras formas de vida apareceram na Terra, e estas foram as primeiras bactérias. Estas bactérias evoluíram ao longo do tempo e eventualmente ramificaram-se nas muitas formas de vida vistas hoje. As bactérias pertencem ao grupo de organismos chamados procariontes, entidades unicelulares que não contêm estruturas internas ligadas a membranas. A outra classe de organismos são os eucariotos que possuem núcleos ligados à membrana e outras estruturas. As mitocôndrias, que fornecem energia para a célula, são uma dessas estruturas ligadas à membrana, chamadas organelas. Os cloroplastos são organelas em células vegetais que podem produzir alimentos. Essas duas organelas têm muito em comum com as bactérias e podem, na verdade, ter evoluído diretamente delas.
Genomas separados
As bactérias carregam seu DNA, a molécula que contém genes, em componentes circulares chamados plasmídeos. Mitocôndrias e cloroplastos têm seu próprio DNA carregado em estruturas semelhantes a plasmídeos. Além disso, o DNA das mitocôndrias e dos cloroplastos, como o das bactérias, não se liga a estruturas protetoras chamadas histonas que se ligam ao DNA. Essas organelas produzem seu próprio DNA e sintetizam suas próprias proteínas, independentemente do restante da célula.
Síntese de Proteínas
As bactérias produzem proteínas em estruturas chamadas ribossomos. O processo de produção de proteínas começa com o mesmo aminoácido, uma das 20 subunidades que compõem as proteínas. Este aminoácido inicial é N-formilmetionina em bactérias, bem como mitocôndrias e cloroplastos. N-formilmetionina é uma forma diferente do aminoácido metionina; as proteínas produzidas no restante dos ribossomos da célula têm um sinal de partida diferente - metionina simples. Além disso, os ribossomos de cloroplastos são muito semelhantes aos ribossomos bacterianos e diferem dos ribossomos da célula.
Replicação
As mitocôndrias e os cloroplastos produzem mais de si mesmos da mesma maneira que as bactérias se reproduzem. Se as mitocôndrias e cloroplastos são removidos de uma célula, a célula não pode fazer mais dessas organelas para substituir as que foram removidas. A única maneira pela qual essas organelas podem ser replicadas é através do mesmo método usado pelas bactérias: a fissão binária. Como as bactérias, as mitocôndrias e os cloroplastos crescem em tamanho, duplicam seu DNA e outras estruturas e depois se dividem em duas organelas idênticas.
Sensibilidade a Antibióticos
As funções mitocondrial e cloroplástica parecem estar comprometidas ação dos mesmos antibióticos que causam problemas para bactérias. Antibióticos como estreptomicina, cloranfenicol e neomicina matam as bactérias, mas também causam danos às mitocôndrias e cloroplastos. Por exemplo, o cloranfenicol atua nos ribossomos, as estruturas nas células que são os locais de produção de proteínas. O antibiótico atua especificamente nos ribossomos bacterianos; infelizmente, também afeta os ribossomos nas mitocôndrias, conclui um estudo de 2012 da Dra. Alison E. Barnhill e colegas da Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade do Estado de Iowa e publicado na revista "Agentes Antimicrobianos e Quimioterapia".
Teoria Endossimbiótica
Por causa das notáveis semelhanças entre cloroplastos, mitocôndrias e bactérias, os cientistas começaram a investigar suas relações entre si. A bióloga Lynn Margulis desenvolveu a teoria endossimbiótica em 1967, explicando a origem das mitocôndrias e cloroplastos em células eucarióticas. O Dr. Margulis teorizou que tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos se originaram no mundo procariótico. As mitocôndrias e os cloroplastos eram, na verdade, procariotas, bactérias simples que formavam uma relação com as células hospedeiras. Essas células hospedeiras eram procariontes incapazes de viver em ambientes ricos em oxigênio e englobavam esses precursores mitocondriais. Esses organismos hospedeiros forneciam alimentos a seus habitantes em troca de sobreviver em um ambiente contendo oxigênio venenoso. Os cloroplastos das células vegetais podem ter vindo de organismos semelhantes às cianobactérias. O precursor do cloroplasto passou a viver simbioticamente com as células vegetais, porque essas bactérias forneceriam aos hospedeiros alimentos na forma de glicose, enquanto as células hospedeiras ofereceriam um lugar seguro para se viver.
