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

Европейцы и потомки азиатов почти не смешались на западе Аварского каганата Европейцы и потомки азиатов почти не смешались на западе Аварского каганата

Авары господствовали над этнически и культурно неоднородным населением

N+1
Инженеры сделали полностью мягкий электродвигатель Инженеры сделали полностью мягкий электродвигатель

Этот электродвигатель можно сдавливать и растягивать во время работы

N+1
«Джеймс Уэбб» рассмотрел комки пыли в галактике «Сомбреро» «Джеймс Уэбб» рассмотрел комки пыли в галактике «Сомбреро»

Ядро «Сомбреро» содержит не очень активную сверхмассивную черную дыру

N+1
Андрей Вознесенский: «Ностальгия по настоящему. Хронометраж эпохи». Отрывок из мемуаров Андрей Вознесенский: «Ностальгия по настоящему. Хронометраж эпохи». Отрывок из мемуаров

Глава из сборника прозы поэта Андрея Вознесенского

СНОБ
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Ушли в минус Ушли в минус

Зачем автопроизводители выпускают холодильники

Автопилот
Елена Панфилова — Forbes: «Роль женщин в ближайшее время будет драматически расти» Елена Панфилова — Forbes: «Роль женщин в ближайшее время будет драматически расти»

Почему женщины не пробивают стеклянный потолок

Forbes
Шевелить мозгами: какое будущее у нейроинтерфейсов и инвестиций в это направление Шевелить мозгами: какое будущее у нейроинтерфейсов и инвестиций в это направление

О рисках и перспективах применения технологий нейроинтерфейсов

Forbes
Застольное многоголосье: как традиция грузинского хорового пения возвышает скромную пирушку до шедевра мировой культуры Застольное многоголосье: как традиция грузинского хорового пения возвышает скромную пирушку до шедевра мировой культуры

Запись одной из застольных песен Грузии бороздит просторы Вселенной

Вокруг света
Сожалеют ли люди об измене в браке? Кажется, нет! А вы? Сожалеют ли люди об измене в браке? Кажется, нет! А вы?

Неверный своей второй половинке человек выражает мало раскаяния

ТехИнсайдер
Лена Ужинова Лена Ужинова

Лена Ужинова — одна из самых известных и титулованных российских художников

Правила жизни
Военные патрули не снизили уровень преступности в колумбийском городе Кали Военные патрули не снизили уровень преступности в колумбийском городе Кали

Вооруженные силы не всегда способны влиять на уровень преступности

N+1
Спасательный круг Спасательный круг

Как оформить кредитные каникулы в 2023 году – пошаговая инструкция

Лиза
В прокат выходит «Непосредственно Каха. Другой фильм» В прокат выходит «Непосредственно Каха. Другой фильм»

MAXIM посмотрел черную комедию одним из первых

Maxim
«Монастырь и тюрьма» «Монастырь и тюрьма»

Места заключения в Западной Европе и в России от Средневековья до модерна

N+1
Загадочная покупательница кофе, работа с бывшим и мечты о космосе — истории о клиентах от предпринимателей в День предпринимателя Загадочная покупательница кофе, работа с бывшим и мечты о космосе — истории о клиентах от предпринимателей в День предпринимателя

Из любого опыта и взаимодействия можно извлечь полезный урок!

Inc.
«Сон под микроскопом» «Сон под микроскопом»

Чем обусловлена наша потребность во сне и откуда берется сонливость и усталость

N+1
Петен, Пол Пот и король Сианук Петен, Пол Пот и король Сианук

Сложное царствование короля Камбоджи Сианука

Дилетант
Пицца пойдет на пользу: 5 лайфхаков итальянок для красоты и здоровья Пицца пойдет на пользу: 5 лайфхаков итальянок для красоты и здоровья

Можно ли постоянно есть пасту, мороженое и сыр и оставаться подтянутой?

VOICE
Российские сериалы с самыми откровенными сценами Российские сериалы с самыми откровенными сценами

6 самых откровенных российских сериалов

Maxim
Анна Рыжова Анна Рыжова

Путь Анны Рыжовой — образец для комиксиста

Правила жизни
Женщина написала книгу, горюя об усопшем муже. Полиция выяснила, что она же и убила его! Женщина написала книгу, горюя об усопшем муже. Полиция выяснила, что она же и убила его!

Коури Ричинс старательно играла скорбящую вдовы, будучи убийцей

ТехИнсайдер
В поисках формулы живого света В поисках формулы живого света

Интервью с человеком, который занимается исследованиями биолюминесценции

Наука и жизнь
«Любовью можно управлять»: как это делать, чтобы остаться вместе надолго «Любовью можно управлять»: как это делать, чтобы остаться вместе надолго

Как мы сами влияем на продолжительность отношений?

Psychologies
Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Узбекистан, Казахстан, Монголия Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Узбекистан, Казахстан, Монголия

Кристина Резникова собрала гид по соседним с Россией безвизовым странам

РБК
Пещерные мурены начали терять зрение по глазу за раз Пещерные мурены начали терять зрение по глазу за раз

У некоторых особей мурен остался только правый глаз

N+1
Сатурн вновь стал лидером Солнечной системы по числу спутников. Теперь их больше ста Сатурн вновь стал лидером Солнечной системы по числу спутников. Теперь их больше ста

Открыто 28 новых спутников Сатурна

N+1
Не только поесть: 5 причин, которые заставляют нас регулярно посещать кафе и рестораны Не только поесть: 5 причин, которые заставляют нас регулярно посещать кафе и рестораны

Как владельцы заведений получают выгоду, играя на наших чувствах

Вокруг света
Медленно, но верно Медленно, но верно

Как определить, что ты слишком усердно занимаешься фитнесом

Лиза
Мобилизация по-екатеринински Мобилизация по-екатеринински

Как беспрецедентный рекрутский набор помог России в войне с Турцией

Дилетант
Открыть в приложении