Warum gibt es keine Chloroplasten in Tierzellen?

[Amaranth]

Beim durcharbeiten meiner Materialien für die nächste Biologie-Kursarbeit (morgen) ist mir eine relativ interessante Frage gekommen, auf die ich bisher keine Antwort gefunden habe:

Wieso haben Tierzellen keine Chloroplasten?

Es wäre doch deutlich gewinnbringender, wenn der Körper einen Teil seines Kohlenstoffes, den er eigentlich als CO² abgeben würde, in Glukose bzw. Stärke umwandeln könnte (und ja, ich weiß, da kommen noch einige andere Stoffe hinzu) und somit im Endeffekt mehr Leistung hat.

Auch die Endosymbiontentheorie hat mir bisher hier noch keine Antwort gegeben, da der Ur-Eukaryot sowohl Ur-Mitochondrien als auch Ur-Chloroplasten hat aufnehmen müssen, damit Pflanzenzellen entstehen konnten.

Meines Erachtens muss es an einem der Unterschiede zwischen Tier- und Pflanzenzellen liegen, dass Chloroplasten nur in einem überhaupt vorkommen können.

In einem Zellbiologie Buch ("Zellbiologie" von Helmut Plattner und Joachim Hentschel) habe ich auch eine Abbildung gefunden (S. 447), auf der eine Algen-Zelle (Euglena) einmal als pflanzliche und einmal als tierische Zelle gezüchtet wurde - dabei wurden einfach nur mit Antibiotika die Chloroplasten entfernt. Dementsprechend sind Pflanzenzellen in der Lage, sich zu tierischen Zellen zu entwickeln, bietet das denn gar keinen Vorteil? Durch die Evolution bzw. den gewaltigen Zeitraum dieser müsste sich doch eigentlich theoretisch ein Hybrid einmal gebildet haben, welcher zwar Chloroplasten, jedoch keine Zellwand/Vakuole hat. Stattdessen findet man (meines Wissens nach) nur Symbiosen zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen.

Kennt sich wer mit der Thematik aus und kann das beantworten?

[Harmakhis]

Nun eine Pflanzenzelle ohne Chloroplasten ist ja zunächst nicht automatisch eine tierische Zelle. Tierische Zellen unterscheiden sich ja in vielen Punkten von Pflanzenzellen, wie z.B. dass sie keine Zellwand und Vakuolen haben, oder Glycose statt Stärke zur Speicherung von Zucker verwenden.

Die Symbiose von Chloroplasten und den Protoeukaryoten ist ja auch viel später erfolgt, als die erste Aufnahme von Mitochondrien. Möglicherweise hatten sich hier schon unterschiedliche Evolutionslinien entwickelt, so dass eine Aufnahme von Chloroplasten zu einem trade-off geführt hätte, die dies evolutionär unrentabel machte. Das ist aber auch nur eine Vermutung.

Hmm... je länger ich drüber nachdenke, desto interessanter wird die Frage. Lustig, dass die Frage nie jemand in fünf Jahren Studium gestellt hat.

Ich werd da glatt mal etwas recherchieren müssen, würde aber mal spontan vermuten, dass das einfach eine historische Ursache hat, d.h. die Vorläufer der Tierzellen hatten sich schon so differenziert, dass aus genetischen, zellbiologischen und/oder physiologischen Gründen die Aufnahme von Chloroplasten nicht mehr möglich war.

[Dannyboy]

Naja, Die Meeresschnecke Elysia chlorotica hat die Fähigkeit erworben, Chlorophyll aus den Chloroplasten von Grünalgen zu gewinnen und für Photosynthese zu nutzen. Teilweise soll sie sogar pflanzliche Gene in ihr Erbgut aufgenommen haben. Das wäre ein Beispiel für Endosymbiose im Entstehen.

Es wäre doch deutlich gewinnbringender, wenn der Körper einen Teil seines Kohlenstoffes, den er eigentlich als CO² abgeben würde, in Glukose bzw. Stärke umwandeln könnte (und ja, ich weiß, da kommen noch einige andere Stoffe hinzu) und somit im Endeffekt mehr Leistung hat.

Das scheint auf dem ersten Blick so zu sein. Aber funktionelle Chloroplasten erfordern ja auch einen recht großen energetischen Aufwand. Da sind umfangreiche genetische Informationen, die biochemische Apparatur.

Ein wenig ist es so, als wenn man fragt: "Wenn Bill Gates so viel Geld mit Microsoft verdient hat, warum gründet nicht jeder einen Software-Großkonzern?"

[Amaranth]

Naja, Die Meeresschnecke Elysia chlorotica hat die Fähigkeit erworben, Chlorophyll aus den Chloroplasten von Grünalgen zu gewinnen und für Photosynthese zu nutzen. Teilweise soll sie sogar pflanzliche Gene in ihr Erbgut aufgenommen haben. Das wäre ein Beispiel für Endosymbiose im Entstehen.

Laut Wikipedia ist dem nicht so, da die Schnecke nicht die Proteine dafür bildet. Ein Rätsel, aber schonmal sehr interessant.

Das scheint auf dem ersten Blick so zu sein. Aber funktionelle Chloroplasten erfordern ja auch einen recht großen energetischen Aufwand. Da sind umfangreiche genetische Informationen, die biochemische Apparatur.

Ein wenig ist es so, als wenn man fragt: "Wenn Bill Gates so viel Geld mit Microsoft verdient hat, warum gründet nicht jeder einen Software-Großkonzern?"

Naja, ich kann jetzt nicht beurteilen, wie zutreffend der Vergleich ist, aber rein theoretisch kann es ja so schlecht nicht sein, da es ja auch mindestens einen Vertreter der Animalia gibt, der dies hat (Schnecken aus diversen Familien) und alle Vertreter der Plantae, so lässt dies schon eine derartige (Ich bin noch Anfänger!) Schlussfolgerung durchaus zu. Eventuell wäre es besser, wenn man aufgrund der hohen Anzahl an Lebewesen, die Chloroplasten besitzen, den am weitesten verbreiteten Beruf nehmen würde.

@Harmakhis:
Dass die Ur-Eukaryoten als erstes Mitochondrien aufnahmen, wusste ich bis jetzt nicht - wir haben es so gelernt, dass beide gleichzeitig aufgenommen wurden.

[Harmakhis]

@Harmakhis:
Dass die Ur-Eukaryoten als erstes Mitochondrien aufnahmen, wusste ich bis jetzt nicht - wir haben es so gelernt, dass beide gleichzeitig aufgenommen wurden.

Im Lindner (Biobuch für die Oberstufe) ist z.B. ein Schaubild dazu. Mitochondrien sing etwas 2,7 Mrd. Jahre alt, Chloroplasten etwas jünger. Hab die entsprechende Bücher mit mehr Details aber leider nur im Büro. Morgen schau ich da nochmal nach.

[Dannyboy]

Laut Wikipedia ist dem nicht so, da die Schnecke nicht die Proteine dafür bildet. Ein Rätsel, aber schonmal sehr interessant.

Tja, so schnell kann es gehen. Was man letztes Jahr noch gelesen hat, ist jetzt auch schon wieder überholt.

Naja, ich kann jetzt nicht beurteilen, wie zutreffend der Vergleich ist, aber rein theoretisch kann es ja so schlecht nicht sein, da es ja auch mindestens einen Vertreter der Animalia gibt, der dies hat (Schnecken aus diversen Familien) und alle Vertreter der Plantae,

Die Plantae stammen aber sehr wahrscheinlich alle von einem Vorfahren ab, der die Fähigkeit erworben hat.

Dass die Ur-Eukaryoten als erstes Mitochondrien aufnahmen, wusste ich bis jetzt nicht - wir haben es so gelernt, dass beide gleichzeitig aufgenommen wurden.

Nein, und wenn du mal darüber nachdenkst, siehst du sicherlich auch schnell ein, das es doch ziemlich unwahrscheinlich wäre, wenn beide "gleichzeitig" aufgenommen worden wären.

[Amaranth]

Nein, und wenn du mal darüber nachdenkst, siehst du sicherlich auch schnell ein, das es doch ziemlich unwahrscheinlich wäre, wenn beide "gleichzeitig" aufgenommen worden wären.

Toleranz beim Wort "gleichzeitig" in diesem Gebiet würde ich auf ein paar Jahrtausende schätzen

Aber wir haben es wirklich so kennen gelernt (in einem Comic!), jaja, Leistungskurs-Unterricht ist doch was feines

[Noir]

Das Thema hat mich an das Augentierchen (Euglena) erinnert, das ich sehr faszinierend fand, und das sich sowohl mittels Cholorplasten ernähren kann, als auch durch im Wasser gelöste feste Stoffe; letzteres allerdings nur, wenn es sich in der Dunkelheit befindet, und soweit ich weiß, ist eine Rückkehr zur Ernährung mit Chloroplasten danach nicht mehr möglich.

Aber haben wir denn in diesem speziellen Fall nicht eine Art "Zwitterwesen", also ein Mittelding zwischen Tier und Pflanze? Oder anders ausgedrückt: das einzige Tier, das in seinen Zellen Choloroplasten hat - zumindest solange man es nicht zwingt, sich umzustellen?

[Dannyboy]

Toleranz beim Wort "gleichzeitig" in diesem Gebiet würde ich auf ein paar Jahrtausende schätzen

Aber wir haben es wirklich so kennen gelernt (in einem Comic!), jaja, Leistungskurs-Unterricht ist doch was feines

Bist du denn ganz sicher, das der Comic das als gleichzeitig beschrieben hat? Vielleicht war es auch eher deine Interpretation des Comics?
Der Eindruck kann sehr leicht entstehen. Man muss nur die Zeitachse weglassen.

Aber haben wir denn in diesem speziellen Fall nicht eine Art "Zwitterwesen", also ein Mittelding zwischen Tier und Pflanze? Oder anders ausgedrückt: das einzige Tier, das in seinen Zellen Choloroplasten hat - zumindest solange man es nicht zwingt, sich umzustellen?

Kann man vielleicht so sagen. Euglena soll wohl seine Chloroplasten durch sekundäre Endosymbiose gewonnen haben.
Aber es ist nicht das einzige "Tier", wobei der Begriff Tier bei Einzellern doch ein bischen schwierig ist.

Im Grunde kann man sagen, das es unterschiedliche Vorteile hat, Autotroph oder Heterotroph zu sein. Heterotrophe Organismen wie Tiere sind abhängig von Pflanzen, aber dafür sparen sie sich eine riesige Menge Biochemie, weil sie nicht alles von der Pike an selber machen müssen. Der Stoffwechsel eines Tieres ist doch wesentlich simpler gestrickt, als der einer Pflanze.

[Amaranth]

Bist du denn ganz sicher, das der Comic das als gleichzeitig beschrieben hat? Vielleicht war es auch eher deine Interpretation des Comics?
Der Eindruck kann sehr leicht entstehen. Man muss nur die Zeitachse weglassen.

Ich hab ihn mir nochmal angeschaut:
Witzigerweise hatten wir nur eine Bakterienzelle (die wir als Cyanobakterium identifiziert haben), welche in den Ur-Eukaryoten aufgenommen wurde - ansonsten ist der Eukaryot leer, zumindest, bis auf den Nucleus.

Ich habe gerade noch in unserem Bio-Buch nachgeschlagen, hier steht:
"[...]Sie haben bakterienartige Prokaryoten durch 'Phagocytose in ihren Zellleib aufgenommen. Diese wurden aber nicht verdaut, sondern lebten im Plasma der Wirtszelle als Symbionten weiter, sie entwickelten sich zu Mitochondrien. Auf ähnliche weiße entstanden die Plastiden: In die Zelle [...]"
Aus: Grüne Reihe, Zellbiologie
Auf der darunter liegenden Abbildung ist ein Bild, bei der eindeutig ein Chloroplast und ein Mitochondrium gleichzeitig in den Ur-Eukaryoten eindringen.

Im Grunde kann man sagen, das es unterschiedliche Vorteile hat, Autotroph oder Heterotroph zu sein. Heterotrophe Organismen wie Tiere sind abhängig von Pflanzen, aber dafür sparen sie sich eine riesige Menge Biochemie, weil sie nicht alles von der Pike an selber machen müssen. Der Stoffwechsel eines Tieres ist doch wesentlich simpler gestrickt, als der einer Pflanze.

Einen ähnlichen Gedankengang hatte ich auch, aber danke für die Bestätigung

[Dannyboy]

Ich hab ihn mir nochmal angeschaut:
Witzigerweise hatten wir nur eine Bakterienzelle (die wir als Cyanobakterium identifiziert haben), welche in den Ur-Eukaryoten aufgenommen wurde - ansonsten ist der Eukaryot leer, zumindest, bis auf den Nucleus.

Ich habe gerade noch in unserem Bio-Buch nachgeschlagen, hier steht:
"[...]Sie haben bakterienartige Prokaryoten durch 'Phagocytose in ihren Zellleib aufgenommen. Diese wurden aber nicht verdaut, sondern lebten im Plasma der Wirtszelle als Symbionten weiter, sie entwickelten sich zu Mitochondrien. Auf ähnliche weiße entstanden die Plastiden: In die Zelle [...]"
Aus: Grüne Reihe, Zellbiologie
Auf der darunter liegenden Abbildung ist ein Bild, bei der eindeutig ein Chloroplast und ein Mitochondrium gleichzeitig in den Ur-Eukaryoten eindringen.

Nun, das sind halt vereinfachende Darstellungen. Wenn man die zeitliche Reihenfolge darstellen wollte, müsste man ja mehrere Abbildungen zeichnen. Das verbraucht mehr Platz.

Aber denke darüber nach und du siehst schnell, das es unplausibel ist, das die Prozesse gleichzeitig stattfanden. Da dürften ein paar hundert Millionen Jahre dazwischen liegen (Aber nicht viel mehr)