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

Астрономы подтвердили существование экзогиганта на ретроградной орбите в тесной двойной системе Астрономы подтвердили существование экзогиганта на ретроградной орбите в тесной двойной системе

Астрономы нашли экзогиганта на необычно широкой и ретроградной орбите

N+1
Пережить переезд: как помочь ребенку не забыть родной язык, если вы больше не живете в России Пережить переезд: как помочь ребенку не забыть родной язык, если вы больше не живете в России

Что важнее в другой стране — изучать родной язык или иностранный?

VOICE
Сироп от кашля защищает мозг от слабоумия Сироп от кашля защищает мозг от слабоумия

Появилось доступное средство для замедления прогрессирования деменции

ТехИнсайдер
Великий обломок Великий обломок

Как Фридрих Эрмлер превратил сталинское безумие в величие и потерпел поражение

Weekend
4 ингредиента, которых не должно быть в твоем шампуне: мнение трихологов 4 ингредиента, которых не должно быть в твоем шампуне: мнение трихологов

Ингредиенты в шампунях, которые могут нанести урон здоровью кожи головы

VOICE
Кольчатых червей уличили в синтезе растительного аналога холестерина Кольчатых червей уличили в синтезе растительного аналога холестерина

Ученые обнаружили, что морские кольчатые черви способны к синтезу ситостерина

N+1
Как наладить аллергический фон: какие продукты исключить, а какие — добавить Как наладить аллергический фон: какие продукты исключить, а какие — добавить

Как ослабить симптомы аллергии, а то и вовсе свести на нет?

Psychologies

Каждый аутфит Эммы Уотсон вызывает резонанс!

VOICE
Институт благородных девиц: зачем нужны школы с раздельным обучением Институт благородных девиц: зачем нужны школы с раздельным обучением

Разбираемся во всех «за» и «против» по поводу раздельного обучения в школах

Forbes
«Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов «Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов

Как сделать все, чтобы ваш сын не мог от вас съехать в будущем?

Psychologies
Я — сноб: дизайнер Евгения Линович Я — сноб: дизайнер Евгения Линович

Евгения Линович о том, как она проведет лето и на что ей не хватает времени

СНОБ
Вы в порядке: как «дорастить» и исцелить внутреннего подростка Вы в порядке: как «дорастить» и исцелить внутреннего подростка

Упражнения, которые помогут понять и поддержать внутреннего подростка

Psychologies
Лучшие фильмы про сумасшедших и душевнобольных. Часть II Лучшие фильмы про сумасшедших и душевнобольных. Часть II

Фильмы о том, как безумие и ментальные проблемы влияют на людей и окружающих

Maxim
Тайна завещания Леонида Быкова Тайна завещания Леонида Быкова

Воспоминания Глеба Скороходова о Леониде Быкове

Коллекция. Караван историй
7 признаков избегающего стиля привязанности 7 признаков избегающего стиля привязанности

Психологи называют семь признаков избегающего стиля привязанности

Psychologies
«Летят журавли» и «Вероника»: как два режиссера переосмысляют одну пьесу о войне «Летят журавли» и «Вероника»: как два режиссера переосмысляют одну пьесу о войне

Чем привлекает сегодня режиссеров исторический материал?

Forbes
Как правильно хранить фрукты: 7 принципов, которые предотвратят порчу продуктов Как правильно хранить фрукты: 7 принципов, которые предотвратят порчу продуктов

Как продлить свежесть любимых продуктов и таким образом сэкономить деньги?

ТехИнсайдер
Что делать, если бросила девушка: 9 советов мужчинам Что делать, если бросила девушка: 9 советов мужчинам

Как справиться, когда любимая уходит и эмоции берут верх?

Psychologies
IBM хочет построить квантовый компьютер объемом 100 000 кубит IBM хочет построить квантовый компьютер объемом 100 000 кубит

IBM объявила о планах создания квантового компьютера объемом 100 000 кубит

ТехИнсайдер
Если немеют руки Если немеют руки

Почему немеют руки и может ли это быть опасным симптомом?

Лиза
«Мне потребовалось много времени, чтобы вернуться в реальность»: Том Холланд и Дуэйн Джонсон рассказали о своем опыте проблем с психическим здоровьем «Мне потребовалось много времени, чтобы вернуться в реальность»: Том Холланд и Дуэйн Джонсон рассказали о своем опыте проблем с психическим здоровьем

Том Холланд и Дуэйн Джонсон рассказали о проблемах с психическим здоровьем

Правила жизни
Кайф или больше? Кайф или больше?

Как побороть свои аддикции?

Men Today
Как работала Дорога жизни во Вторую мировую войну: значение и факты Как работала Дорога жизни во Вторую мировую войну: значение и факты

Где проходила и как работала Дорога жизни во Вторую мировую войну

РБК
Из грязи в графини. О фильме открытия Каннского кинофестиваля «Жанна Дюбарри» Из грязи в графини. О фильме открытия Каннского кинофестиваля «Жанна Дюбарри»

О том, почему возвращение Деппа на экран нельзя назвать удачным

СНОБ
Полифония сюрреализма: 15 скрытых символов на картине Дали «Мадонна Порт-Льигата» Полифония сюрреализма: 15 скрытых символов на картине Дали «Мадонна Порт-Льигата»

Работы Сальвадора Дали наполнены символами и аллегориями

Вокруг света
Кому и зачем нужны топливные присадки? Кому и зачем нужны топливные присадки?

Правда ли то, что топливные присадки вредят автомобилям?

4x4 Club
Хорошо забытое старое Хорошо забытое старое

Брюква, толокно и другие продукты, которые мы больше не едим, а зря

Лиза
«Май, декабрь»: хулиганский рассказ о женском противостоянии с Натали Портман и Джулианной Мур «Май, декабрь»: хулиганский рассказ о женском противостоянии с Натали Портман и Джулианной Мур

Каким получился фильм режиссера Тодда Хейнса «Май, декабрь»

Правила жизни
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
12 лайфхаков для избавления от секущихся кончиков: мнение экспертов по волосам 12 лайфхаков для избавления от секущихся кончиков: мнение экспертов по волосам

С этими простыми советами ты забудешь о проблеме секущихся кончиков

VOICE
Открыть в приложении