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

Полибромированные дифениловые эфиры связали с повышенным риском смерти от рака Полибромированные дифениловые эфиры связали с повышенным риском смерти от рака

Смерть от рака и содержание полибромированных дифениловых эфиров в крови

N+1
А были ли деревни? А были ли деревни?

Как возник миф о потёмкинских деревнях?

Дилетант
История первого отряда космонавтов СССР: как из 20 кандидатов выбирали того, что первым полетит в космос История первого отряда космонавтов СССР: как из 20 кандидатов выбирали того, что первым полетит в космос

Критерии отбора кандидатов в космонавты в 1960 году

ТехИнсайдер
​​Кремлев против МОК: как российский менеджер спровоцировал раскол мирового бокса ​​Кремлев против МОК: как российский менеджер спровоцировал раскол мирового бокса

Как российский чиновник стал причиной раскола мирового бокса

Forbes
Психология влияния Психология влияния

Как не стать жертвой мастера влияния и убеждения

kiozk originals
Могут ли люди предвидеть разрыв и расставание влюбленной пары и стоит ли им верить Могут ли люди предвидеть разрыв и расставание влюбленной пары и стоит ли им верить

Как факт разрыва отношений меняет представление окружающих о паре

ТехИнсайдер
Дорогу осилит едящий Дорогу осилит едящий

Кулинарная карта России

Men Today
Следствие ведут биохимики Следствие ведут биохимики

Здесь хранятся уникальные артефакты, связанные с событиями последних веков...

ТехИнсайдер
«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
«Я причинил боль жене и детям»: Арнольд Шварценеггер пожалел об измене Марии Шрайвер с домработницей «Я причинил боль жене и детям»: Арнольд Шварценеггер пожалел об измене Марии Шрайвер с домработницей

Арнольд Шварценеггер до сих пор чувствует вину перед 67-летней бывшей женой

VOICE
Роман Мурадов Роман Мурадов

Роман Мурадов сочетает оригинальную рисовку с литературностью

Правила жизни
Письменная принадлежность: как предприимчивый француз обеспечил мир шариковыми ручками Письменная принадлежность: как предприимчивый француз обеспечил мир шариковыми ручками

Как Марсель Бик дал жизнь одному из символов потребительской революции XX века

Вокруг света
«Шовинизм повсеместен» «Шовинизм повсеместен»

Евгений Сангаджиев о своем сериале «Балет»

Weekend
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
Кому подойдет диалектическая поведенческая терапия (ДПТ) Кому подойдет диалектическая поведенческая терапия (ДПТ)

ДПТ была разработана в конце 1980-х годов американским психологом Маршей Линехан

Psychologies
800-летние руины: древний рыцарский замок под Калининградом начал принимать туристов 800-летние руины: древний рыцарский замок под Калининградом начал принимать туристов

К обзору о том, как провести время в Калининграде, добавился еще один пункт

Вокруг света
«Нет никакого смысла сидеть и плакать»: как работает благотворительный фонд «Правмир» «Нет никакого смысла сидеть и плакать»: как работает благотворительный фонд «Правмир»

Генеральный директор «Правмира» — о специфике работы в НКО

Forbes
Все чувства в одной тарелке Все чувства в одной тарелке

Почему мы ищем утешение в тарелке и как наладить гармоничные отношения с едой?

Psychologies
Газовые обогреватели для дома и дачи: как устроены и какой выбрать Газовые обогреватели для дома и дачи: как устроены и какой выбрать

Что нужно знать при выборе газового обогревателя?

CHIP
Скайнет в эпоху киберпанка: книга о сверхразуме, написанная в соавторстве с ИИ Скайнет в эпоху киберпанка: книга о сверхразуме, написанная в соавторстве с ИИ

Отрывок из книги «Скайнет в эпоху киберпанка»

Forbes
Виталий Терлецкий Виталий Терлецкий

Виталий Терлецкий — талантливый комиксист, один из тех, кто развивает индустрию

Правила жизни
Катя Гущина Катя Гущина

Иллюстратор, комиксист, картограф – все это о Кате Гущиной

Правила жизни
Сотрудничество, прощение и благодарность: 6 правил жизни счастливых пар — станьте одной из них Сотрудничество, прощение и благодарность: 6 правил жизни счастливых пар — станьте одной из них

Чем отличаются счастливые пары от нездоровых?

Psychologies
Думайте меньше! Необычная причина боли в шее и пояснице: стоит узнать Думайте меньше! Необычная причина боли в шее и пояснице: стоит узнать

Как когнитивный диссонанс приводит к дополнительному давлению на шею и поясницу?

ТехИнсайдер
Макаки скоординировали движения друг с другом Макаки скоординировали движения друг с другом

Исследователи изучили социальную природу двигательной координации

N+1
Ничего не делала, но устала: привычки, которые воруют энергию Ничего не делала, но устала: привычки, которые воруют энергию

Куда ушли энергия и силы при объективно нетрудной неделе?

VOICE
«Краткая история равенства» «Краткая история равенства»

Рассказ о том, как человечество, не смотря ни на что, стремилось к равноправию

N+1
Солнце Солнце

«Солнце не только великий созидатель, но и великий разрушитель»

Здоровье
«Всегда говори „да“»: 13 правил достижения успеха — как не выгореть на полпути и прийти к цели «Всегда говори „да“»: 13 правил достижения успеха — как не выгореть на полпути и прийти к цели

Советы, которые помогут реализовать потенциал

Psychologies
Скрывать корни, помнить про Рамадан и учить испанский: лайфхаки для пиара за рубежом Скрывать корни, помнить про Рамадан и учить испанский: лайфхаки для пиара за рубежом

Каково это — начинать PR с нуля на новом рынке

Forbes
Открыть в приложении