تئوری درون‌هم‌زیستی، فرآیند پذیرفته‌شده‌ای است که چگونگی تکامل سلول‌های یوکاریوتی (دارای هسته) از سلول‌های پروکاریوتی (بدون هسته) را توضیح می‌دهد. این تئوری بر پایه‌ی یک رابطه‌ی همکارانه بین دو سلول استوار است که به بقای هر دو کمک کرده و در نهایت، منجر به پیدایش و توسعه‌ی تمام حیات بر روی کره‌ی زمین شده است. به عبارت دیگر، تئوری درون هم زیستی به بررسی سیر تکامل سلول‌های پیچیده از انواع ساده تر می‌پردازد.
این فرآیند، نقش حیاتی در درک منشاء حیات پیچیده ایفا می‌کند و به ما نشان می‌دهد که چگونه سلول‌های اولیه با همکاری یکدیگر، ساختارهای پیچیده‌تری را به وجود آورده‌اند. این همکاری نه تنها بقای هر دو سلول را تضمین می‌کرد، بلکه زمینه‌ساز تحولات عظیمی در دنیای زیستی شد. تکامل سلولی یوکاریوت‌ها از پروکاریوت‌ها، رویدادی کلیدی در تاریخ حیات محسوب می‌شود.
تاریخچه تئوری درون‌هم‌زیستی: از یک ایده بحث‌برانگیز تا نظریه‌ای پذیرفته‌شده
تئوری درون‌هم‌زیستی برای اولین بار در اواخر دهه 1960 توسط لین مارگولیس، زیست‌شناس دانشگاه بوستون، مطرح شد. او پیشنهاد داد که اندامک‌های اصلی سلول‌های یوکاریوتی در واقع سلول‌های پروکاریوتی اولیه‌ای هستند که توسط یک سلول پروکاریوتی بزرگ‌تر بلعیده شده‌اند. این ایده در ابتدا با تردید و حتی تمسخر در جامعه‌ی زیست‌شناسی روبرو شد.
با این حال، مارگولیس و سایر دانشمندان به تحقیقات خود ادامه دادند و به تدریج شواهد بیشتری را جمع‌آوری کردند. امروزه، تئوری درون‌هم‌زیستی به عنوان یک نظریه‌ی پذیرفته‌شده در محافل علمی زیست‌شناسی شناخته می‌شود. مارگولیس در تحقیقات خود پیرامون منشأ سلول‌های یوکاریوتی، به بررسی داده‌های مربوط به پروکاریوت‌ها، یوکاریوت‌ها و اندامک‌ها پرداخت. او دریافت که شباهت‌های بین پروکاریوت‌ها و اندامک‌ها، به همراه ظهور آنها در فسیل‌ها، بهترین توجیه برای پدیده‌ای به نام "درون‌هم‌زیستی" (به معنای "همکاری در داخل") است.
این همکاری می‌توانست به این صورت باشد که سلول بزرگ‌تر از سلول‌های کوچک‌تر محافظت می‌کرد، یا سلول‌های کوچک‌تر انرژی را برای سلول بزرگ‌تر فراهم می‌کردند. به نظر می‌رسید که این ترتیب برای همه‌ی پروکاریوت‌های درگیر سودمند است. در حالی که این ایده در ابتدا دور از ذهن به نظر می‌رسید، شواهد و داده‌های موجود انکارناپذیر هستند. اندامک‌هایی مانند میتوکندری و کلروپلاست (در سلول‌های فتوسنتزی) به نظر می‌رسد که زمانی سلول‌های مستقلی بوده‌اند. هر دوی این اندامک‌ها دارای DNA و ریبوزوم‌های خاص خود هستند که با بقیه‌ی سلول مطابقت ندارند. این نشان می‌دهد که آنها می‌توانند به طور مستقل زنده بمانند و تولید مثل کنند.
در واقع، DNA موجود در کلروپلاست شباهت بسیار زیادی به باکتری‌های فتوسنتزی به نام سیانوباکتری‌ها دارد. DNA موجود در میتوکندری نیز بیشتر شبیه باکتری‌هایی است که باعث ایجاد بیماری تیفوس می‌شوند. قبل از اینکه این پروکاریوت‌ها بتوانند تحت درون‌هم‌زیستی قرار بگیرند، احتمالاً ابتدا باید به موجودات کلنی‌نشین تبدیل می‌شدند. موجودات کلنی‌نشین، گروه‌هایی از موجودات تک‌سلولی پروکاریوتی هستند که در مجاورت نزدیک با سایر پروکاریوت‌های تک‌سلولی زندگی می‌کنند.
مزیت کلنی‌نشینی: گامی به سوی هم‌زیستی دائمی
حتی اگر هر موجود تک‌سلولی به صورت جداگانه به بقای خود ادامه می‌داد، زندگی در کنار سایر پروکاریوت‌ها مزایایی را به همراه داشت. این مزایا می‌توانست شامل محافظت بیشتر یا دسترسی آسان‌تر به انرژی باشد. به طور کلی، کلنی‌نشینی باید به نوعی برای تمام پروکاریوت‌های درگیر در کلنی سودمند بوده باشد.
هنگامی که این موجودات تک‌سلولی به اندازه‌ی کافی به یکدیگر نزدیک شدند، رابطه‌ی هم‌زیستی خود را یک گام فراتر بردند. موجود تک‌سلولی بزرگ‌تر، سایر موجودات تک‌سلولی کوچک‌تر را بلعید. در این مرحله، آنها دیگر موجودات کلنی‌نشین مستقل نبودند، بلکه به یک سلول بزرگ تبدیل شدند.
هنگامی که سلول بزرگ‌تر که سلول‌های کوچک‌تر را بلعیده بود شروع به تقسیم شدن کرد، از پروکاریوت‌های کوچک‌تر داخل آن نیز نسخه‌برداری شد و به سلول‌های دختر منتقل شدند.
در نهایت، پروکاریوت‌های کوچک‌تری که بلعیده شده بودند، سازگار شده و به اندامک‌هایی مانند میتوکندری و کلروپلاست که امروزه در سلول‌های یوکاریوتی می‌شناسیم، تکامل یافتند. این فرآیند تکامل اندامک‌ها، نقش مهمی در پیچیدگی ساختار سلولی یوکاریوت‌ها ایفا کرد.
سایر اندامک‌ها: تکامل ساختارهای پیچیده‌تر
علاوه بر میتوکندری و کلروپلاست، اندامک‌های دیگری نیز به مرور زمان از این اندامک‌های اولیه به وجود آمدند. از جمله این اندامک‌ها می‌توان به هسته، محل نگهداری DNA در سلول یوکاریوتی، شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی اشاره کرد.
در سلول یوکاریوتی مدرن، این اجزا به عنوان اندامک‌های غشایی شناخته می‌شوند. این اندامک‌ها همچنان در سلول‌های پروکاریوتی مانند باکتری‌ها و آرکئاباکتری‌ها وجود ندارند، اما در تمام موجوداتی که در قلمرو یوکاریا طبقه‌بندی می‌شوند، یافت می‌شوند. وجود این اندامک‌های غشایی، یکی از ویژگی‌های بارز سلول‌های یوکاریوتی است که آنها را از پروکاریوت‌ها متمایز می‌کند.
تئوری درون‌هم‌زیستی: راز تکامل سلول‌های یوکاریوتی برملا شد! — https://www.rayeshmand.ir/article/endosymbiotic-theory-how-eukaryotic-cells-evolve