Правда ли, что митохондрии сделали нас эукариотами

N+1Наука

Дыхание предка

Правда ли, что митохондрии сделали нас эукариотами

Алексей Дукат

На протяжении двух миллиардов лет на нашей планете обитали лишь бактерии и археи — организмы, лишенные ядра, то есть прокариоты. Затем клетки стали обзаводиться более сложными структурами: ядром, отделенным мембранами от цитоплазмы, и митохондриями. Этот качественный переход во внутренней организации клетки и позволил появиться эукариотам, к которым относятся множество одноклеточных и все многоклеточные организмы — включая авторов этого текста и его читателей. Шведские биологи в статье в Science утверждают: ради этого предки эукариот дважды подружились с бактериями и только со второго раза научились дышать кислородом. Алексей Дукат и Анна Кузнецова объясняют, откуда взялась эта гипотеза и какие с ней могут возникнуть сложности.

Как появились эукариоты

Эволюцию эукариот принято отсчитывать от FECA (first eukaryotic common ancestor), гипотетического первого общего предка всех эукариот. Это древнейший организм, который только начал приобретать характерные для эукариот признаки. Со временем он превратился в LECA (last eukaryotic common ancestor), последнего общего предка. После него эволюционные ветви эукариот разошлись — поэтому LECA должен обладать всеми основными признаками эукариотической клетки.

346f48ddce3e24c6a9457926402ad018.jpg
Основные этапы развития эукариотической клетки. F. D. Mast et al. / Trends in Cell Biology, 2014

Что происходило с клетками по дороге от FECA к LECA, не совсем понятно. По имеющимся данным, FECA был очень близок к асгардархеям и не сильно от них отличался. А у LECA уже должны были присутствовать полноценное ядро и развитая система внутренних мембран. Получается, что между FECA и LECA лежит огромное эволюционное расстояние, и неясно, в каком порядке у них появлялись разные эукариотические признаки. Особенно много вопросов остается к митохондриям.

Митохондрии часто сравнивают с энергетическими станциями клетки. Внутри этих органелл происходит дыхание, то есть окисление органики кислородом, в результате чего выделяется энергия и синтезируется АТФ, универсальный переносчик энергии. Предполагается, что именно благодаря митохондриям у предковой клетки появились ресурсы на фагоцитоз — поглощение твердых частиц с помощью впячивания мембраны. Это критически важное для эукариот свойство: так можно не только захватывать внеклеточные молекулы, но и, например, образовывать транспортные пузырьки и сложные мембранные структуры. Разделение клетки на отсеки (компартменты) при помощи мембран решает множество проблем, и прокариоты на такое не способны — считается, что без митохондрий на такой процесс уходило бы слишком много энергии.

Митохондрии сильно отличаются от других органелл: у них есть собственная ДНК и рибосомы, они могут делиться независимо от самой клетки. Еще они обладают двойной мембраной, причем внутренняя имеет сложную структуру со складками (кристами), для того чтобы увеличить площадь поверхности, на которой протекают биохимические реакции. Все это говорит о том, что митохондрии когда-то были отдельно живущими организмами — а именно α-протеобактериями.

Считается, что предок эукариот (архея) вступил в симбиоз с предком митохондрий (α-протеобактерией), в результате чего появился принципиально новый организм, давший начало полноценным эукариотам. Есть несколько гипотез о том, как именно произошел такой эндосимбиоз, но все они сходятся в одном: к моменту появления LECA бактерия должна была прочно поселиться в будущей эукариотической клетке. А значит, самые первые эукариоты должны были обладать полноценными митохондриями. Но некоторые ученые продолжают ставить эту идею под сомнение. В их числе Цезарь Аль Джевари (Caesar Al Jewari) и Сандра Балдауф (Sandra Baldauf) из Уппсальского университета: они предположили, что первые эукариоты могли выглядеть совсем по-другому.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Формирование визуомоторных ассоциаций оказалось зависимо от мозжечка Формирование визуомоторных ассоциаций оказалось зависимо от мозжечка

Нейробиологи выяснили, что мозжечок важен не только для моторных функций

N+1
Грунтовый рай: как «Ролан Гаррос» превратился из мелкого турнира в мэйджор Грунтовый рай: как «Ролан Гаррос» превратился из мелкого турнира в мэйджор

Как из французского междусобойчика теннисистов вырос турнир Большого шлема

Forbes
Что такое ретроградный Меркурий с точки зрения науки Что такое ретроградный Меркурий с точки зрения науки

Почему простое положение планеты вызывает у людей такой страх и тревогу?

ТехИнсайдер
Ильдар Абузяров: «Корабль Тесея. Черно-белый роман» Ильдар Абузяров: «Корабль Тесея. Черно-белый роман»

Отрывок из книги «Корабль Тесея. Черно-белый роман» Ильдара Абузярова

СНОБ
5 секретов, которые сделают отношения гармоничными и крепкими 5 секретов, которые сделают отношения гармоничными и крепкими

Как сделать так, чтобы общение с любимым человеком не переставало давать радость

Psychologies
«Уважаемый(ая) клиент(ка)»: зачем компаниям гендерно-нейтральный язык «Уважаемый(ая) клиент(ка)»: зачем компаниям гендерно-нейтральный язык

Как написать текст, трактующийся нормально по отношению к людям любого гендера?

Forbes
Хорошая мать = счастливая мать: как ею стать? Хорошая мать = счастливая мать: как ею стать?

Отрывок из книги «Путь материнства. Рождение силы»

Psychologies
Арахисовый пластырь вылечил детей от аллергии Арахисовый пластырь вылечил детей от аллергии

Пластырь с арахисовым антигеном снижает чувствительность к арахису у детей

N+1
Японская философия «ваби-саби»: как принять несовершенство мира Японская философия «ваби-саби»: как принять несовершенство мира

Как же перестать гнаться за идеалами и начать жить здесь и сейчас?

Psychologies
Есть ли дружба после 30? Россияне поделились, где ищут друзей в зрелом возрасте Есть ли дружба после 30? Россияне поделились, где ищут друзей в зрелом возрасте

Как искать новых друзей, когда тебе 30+ и большая часть твоих уехали из РФ?

Psychologies
Лесной «подземный интернет» приносит не только пользу, но и вред деревьям Лесной «подземный интернет» приносит не только пользу, но и вред деревьям

Почему «гипотеза материнского дерева» поставлена под сомнение

ТехИнсайдер
Насколько велик Юпитер: масштабы самой большой планеты Солнечной системы Насколько велик Юпитер: масштабы самой большой планеты Солнечной системы

Как представить настоящий размер Юпитера?

ТехИнсайдер
Неприкосновенный запас Неприкосновенный запас

История тушенки и сгущенки насчитывает чуть более двух веков

Вокруг света
Трон ждет: как выглядят наследники королевских семей со всего мира Трон ждет: как выглядят наследники королевских семей со всего мира

Как выглядят наследники трона и потомки монархов?

VOICE
«Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года «Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года

Элизабет Холмс планирует продолжить работу над новыми проектами даже в тюрьме

VC.RU
Подружки Милагрос и девушки Иво: как изменились второстепенные актеры сериала Подружки Милагрос и девушки Иво: как изменились второстепенные актеры сериала

Что стало с актерами сериала "Дикий ангел"?

VOICE
«Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию «Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию

Отрывок из книги Роберта Колкера «Исчезнувшие девушки»

Forbes
Родителям на заметку! Разговор с младенцем влияет на силу нервных сигналов в мозге Родителям на заметку! Разговор с младенцем влияет на силу нервных сигналов в мозге

Ученые обнаружили связь между уровнями речи взрослых и младенческим «миелином»

ТехИнсайдер
Oasis, Blur, Pulp и Suede. Что такое брит-поп Oasis, Blur, Pulp и Suede. Что такое брит-поп

Что такое брит-поп и о чем были песни «Большой четверки»

СНОБ
Джеррикэн Джеррикэн

Как «джеррикэн» произвела настоящую техническую революцию

Автопилот
«Огарок во тьме» «Огарок во тьме»

Жизнь Ричарда Докинза в науке

N+1
5 ягод, которые несут максимальную пользу здоровью 5 ягод, которые несут максимальную пользу здоровью

Давайте узнаем о пользе пяти самых популярных ягод!

ТехИнсайдер
Хромая утка на минном поле Хромая утка на минном поле

Лишь 32% американцев поддерживают выдвижение кандидатуры Байдена на второй срок

Эксперт
Бои без правил Бои без правил

Почему дети дерутся, и как это прекратить?

Здоровье
8 полезных привычек, которые помогут крепкому сну 8 полезных привычек, которые помогут крепкому сну

Что необходимо делать перед сном, чтобы сохранить свое здоровье

ТехИнсайдер
Что такое JavaScript. Что представляет собой и для чего нужен популярный язык программирования Что такое JavaScript. Что представляет собой и для чего нужен популярный язык программирования

JavaScript: что это за язык, для чего нужен и как работает

Цифровой океан
Шестерка — туз Шестерка — туз

Antwerp Six: изменение моды путем коллективного усилия молодых людей

Weekend
Целлюлозные губки с наночастицами очистили воду от свинца Целлюлозные губки с наночастицами очистили воду от свинца

Материаловеды разработали фильтры для воды на основе целлюлозных губок

N+1
Палеонтологи впервые обнаружили остатки эфиопского шакала эпохи плейстоцена Палеонтологи впервые обнаружили остатки эфиопского шакала эпохи плейстоцена

Палеонтологи впервые нашли нижнюю челюсть эфиопского шакала

N+1
Уроки сербского Уроки сербского

Милош Бикович — о тех уроках, которые ему преподнесла жизнь

Men Today
Открыть в приложении