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

Лисица поймала рыбу-пилу Лисица поймала рыбу-пилу

Завезенные в Австралию обыкновенные лисицы могут охотиться на рыб-пил

N+1
Вдвоем за медалью: чем и ради чего рискуют беременные спортсменки, выходя на старт Вдвоем за медалью: чем и ради чего рискуют беременные спортсменки, выходя на старт

Что может заставить беременную спортсменку выступать и чем она рискует?

Forbes
Ядерная война приведет к потере 80 процентов урожая кукурузы Ядерная война приведет к потере 80 процентов урожая кукурузы

Ядерная война уронит годовое производство кукурузы на планете на 80 процентов

N+1
Сотворение Одессы-мамы, или Как Моисей Винницкий стал Беней Криком Сотворение Одессы-мамы, или Как Моисей Винницкий стал Беней Криком

Одесса считается столицей преступного мира дореволюционной России

Дилетант
Ученые объяснили, как езда на велосипеде способствует снижению риска развития деменции Ученые объяснили, как езда на велосипеде способствует снижению риска развития деменции

Езда на велосипеде полезнее, чем вы думали

ТехИнсайдер
«При ближайшем рассмотрении оба оказались упырями»: история России глазами нечисти «При ближайшем рассмотрении оба оказались упырями»: история России глазами нечисти

Отрывок из книги Даниэль Бергер «О нечисти и не только»

Psychologies
Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны

Луна — не единственное тело, вращающееся вокруг Земли

ТехИнсайдер
Можно ли «отмотать назад» свой возраст? Да, говорят генетики, и вот как стать новым Дорианом Греем Можно ли «отмотать назад» свой возраст? Да, говорят генетики, и вот как стать новым Дорианом Греем

Ученые показали, как повернуть вспять ход собственных биологических часов

Вокруг света
С глаз долой: как справиться с «отпускной email-паникой» — страхом погрязнуть в неотвеченных письмах после отпуска С глаз долой: как справиться с «отпускной email-паникой» — страхом погрязнуть в неотвеченных письмах после отпуска

Несколько советов от управленцев, как не погрязнуть в неотвеченных письмах

VC.RU
Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов

Самцы мамонтов, как и современные слоны, были способны испытывать муст

N+1
Проблемы с сексом, тайная любовница Гитлера на протяжении 16 лет и жена на 36 часов: тяжелая судьба красавицы Евы Браун Проблемы с сексом, тайная любовница Гитлера на протяжении 16 лет и жена на 36 часов: тяжелая судьба красавицы Евы Браун

Имя Гитлера на слуху у всех, но что нам известно про любовницу и жену?

ТехИнсайдер
Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке

История чешуекрылых (Lepidoptera) насчитывает сотни миллионов лет

N+1
Зубной эликсир: как устроен змеиный яд и что делать в случае укуса Зубной эликсир: как устроен змеиный яд и что делать в случае укуса

Состав яда каждой змеи уникален и на жертв эти яды действуют очень по-разному

Вокруг света
Пять уроков, которые можно вынести из деловых переговоров в «Наследниках» — сериале о владельцах медиаконгломерата Пять уроков, которые можно вынести из деловых переговоров в «Наследниках» — сериале о владельцах медиаконгломерата

Какие проблемы поведения на деловых переговорах можно увидеть в «Наследниках»

VC.RU
Бразилец, покоривший мир: чем хорош орех кешью и кому нужно включить его в рацион Бразилец, покоривший мир: чем хорош орех кешью и кому нужно включить его в рацион

Мы спросили нутрициологов, в чем польза и вред кешью для здоровья человека

Вокруг света
Рабочий скот науки: как лабораторные животные спасают жизни людей Рабочий скот науки: как лабораторные животные спасают жизни людей

Почему так необходимы исследования на животных?

Вокруг света
«Русалочьи кошельки» с T-образными гребнями приписали новому виду акул «Русалочьи кошельки» с T-образными гребнями приписали новому виду акул

Ихтиологи выяснили, кому принадлежат необычные яйца с T-образными гребнями

N+1
3 досадные ошибки в домашнем уходе, которые необратимо меняют кожу: вердикт дерматолога 3 досадные ошибки в домашнем уходе, которые необратимо меняют кожу: вердикт дерматолога

В каких случаях домашние процедуры по уходу за лицом могут принести больше вреда

VOICE
«Меня стали замечать и приглашать на ТВ». Как смена имиджа перевернула жизнь наших героинь «Меня стали замечать и приглашать на ТВ». Как смена имиджа перевернула жизнь наших героинь

Перемены во внешности часто «подтягивают» за собой позитивные изменения в жизни

Лиза
Как была устроена армия Древнего Рима: сплошной стройбат и дедовщина Как была устроена армия Древнего Рима: сплошной стройбат и дедовщина

Как был устроен римский легион?

Maxim
Забудь Серкана: невероятно красивые турецкие актеры, в которых невозможно не влюбиться Забудь Серкана: невероятно красивые турецкие актеры, в которых невозможно не влюбиться

Горячие красавцы из турецких сериалов. Собрали специально для тебя!

VOICE
5 сокровищ Шри-Ланки 5 сокровищ Шри-Ланки

Впечатления от отдыха на Шри-Ланке превзойдут все самые смелые мечты

Лиза
Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле

Почему здоровое питание перестало быть сегментом для избранных

Forbes
Остроумные, меткие и мудрые мысли Омара Хайяма, которые стыдно не знать Остроумные, меткие и мудрые мысли Омара Хайяма, которые стыдно не знать

Эти мысли Омара Хайяма просто стыдно не знать, мы выбрали их из тысячи

Maxim
«Внимание! Говорит Москва!»: почему Гитлер всем сердцем ненавидел Юрия Левитана? «Внимание! Говорит Москва!»: почему Гитлер всем сердцем ненавидел Юрия Левитана?

Никто еще не знал, что вскоре этот зычный голос будут слушать миллионы людей

ТехИнсайдер
6 книг для тех, кто любит историю 6 книг для тех, кто любит историю

Шесть книг, которые помогут лучше разобраться в событиях двух последних столетий

СНОБ
«Дон Масимо»: Максим Горький на Капри «Дон Масимо»: Максим Горький на Капри

Как жил знаменитый писатель Максим Горький в Италии?

Караван историй
«Отношения должны принять иную форму»: 5 шагов, чтобы расстаться осознанно, — история семейного психотерапевта «Отношения должны принять иную форму»: 5 шагов, чтобы расстаться осознанно, — история семейного психотерапевта

Возможно ли объединить понятия «осознанность» и «расставание»?

Psychologies
«Русь, куда ж несешься ты? Дай ответ»: как художник Анатолий Зверев рисовал Гоголя «Русь, куда ж несешься ты? Дай ответ»: как художник Анатолий Зверев рисовал Гоголя

Отрывок из книги «Анатолий Зверев и мировое искусство»

Forbes
«Я не смогла сдержаться и разрыдалась»: Лариса Долина рассказала о последней встрече с Александром Абдуловым «Я не смогла сдержаться и разрыдалась»: Лариса Долина рассказала о последней встрече с Александром Абдуловым

Лариса Долина видела Александра Абдулова в больнице незадолго до его смерти

VOICE
Открыть в приложении