Које карактеристике деле митохондрије и бактерије?

Пре око 1,5 милијарди година, примитивне бактерије настаниле су се у већим ћелијама, што је резултирало интимном везом која би обликовала еволуцију сложенијих, вишећелијских бића. Већа ћелија је била еукариотска, што значи да је садржала органеле - структуре окружене мембранама, али прокарионтска бактеријска ћелија није имала такав распоред. Веће ћелије су се плашиле кисеоника, отрова за своје постојање, али су мање ћелије користиле кисеоник за стварање енергије у облику молекула аденозин трифосфата или АТП. Еукариотска ћелија је омотала бактерије на грабежљив начин, али грабљивац некако није сварио плен. Предатор и плен постали су међусобно зависни. Бивша биологиња са Бостонског универзитета Линн Маргулис цитирала је овај ендосимбиотски сценарио у својој теорији порекла митохондрија, фабрике енергије ћелија и разлог за њихове бројне сличности са бактеријама ћелије.

Само на основу изгледа научници могу да утврде везу између митохондрија и бактерија. Митохондрији имају дебељушкасти облик попут желеа, сличан бактеријама у облику штапића. Просечни бацил се креће између 1 и 10 микрона у дужину, а митохондрији биљних и животињских ћелија мере у истом опсегу. Ова површна запажања чине једну линију доказа који подржавају теорију да су примитивне еукариотске ћелије прогутале бактеријске ћелије стварајући обострано корисне односе.

Размножавају се бактерије у процесу који се назива фисија; када бактерија достигне унапред одређену величину, укљешти се у средини, стварајући два организма. У еукариотским ћелијама се митохондрији реплицирају у сличном процесу. Командни центар ћелије, или језгро, сигнализира ћелији да производи органеле, обично уочи дељења ћелије; међутим, само митохондрији - и хлоропласти биљака - реплицирају се. Док се друге органеле могу направити од супстанци унутар ћелије, митохондрији и хлоропласти се морају поделити да би повећали свој број. Када се опскрба енергијом у облику АТП исцрпи, митохондрији се деле да би створили више митохондрија за производњу енергије.

Митохондрије поседују унутрашњу и спољашњу мембрану, са унутрашњом мембраном која се састоји од набора названих криста. Мембране бактеријских ћелија имају наборе зване мезозоми који подсећају на кристале. Производња енергије одвија се у тим преклопима. Унутрашња мембрана митохондрија садржи исте врсте протеина и масних супстанци као и бактеријска плазма мембрана. Спољна митохондријска мембрана и ћелијски зид бактерија такође садрже сличне структуре. Супстанце прилично слободно улазе и излазе из спољних мембрана митохондрија и спољних ћелијских зидова бактерија; међутим, и митохондријске и плазма мембране бактерија ограничавају пролазак многих супстанци.

И прокарионтске и еукариотске ћелије користе ДНК за пренос кода за стварање протеина. Док еукариотске ћелије носе дволанчану ДНК у облику увијене лествице зване спирала, бактеријске ћелије имају своју ДНК у кружним петљама званим плазмиди. Митохондрије такође носе сопствену ДНК да би створиле сопствене протеине, независно од остатка ћелије; попут бактерија, митохондрије такође уграђују своју ДНК у петље. Просечна митохондрија садржи између две и 10 ових плазмида. Ове структуре садрже потребне информације за покретање свих процеса, укључујући репликацију, у митохондријима или бактеријама.

Протеини обављају све функције у ћелијама, а производња протеина, односно синтеза протеина, представља једну од главних функција ћелије. Сва синтеза протеина се дешава искључиво унутар сферних структура названих рибозоми, који су расути по ћелији. Митохондрије носе сопствене рибосоме да би створили протеине који су им потребни. Микроскопске и хемијске анализе откривају да је структура митохондријских рибозома сличнија бактеријским рибосомима него рибосомима еукариотских ћелија. Поред тога, одређени антибиотици, иако безопасни за еукариотске ћелије, утичу на синтезу протеина и у митохондријима и у бактерија, што указује да је механизам синтезе протеина у митохондријама сличан механизму бактерија него еукариотске ћелије.