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

Дофамин и его предшественник леводопа усилили деградацию бета-амилоида в префронтальной коре мышей Дофамин и его предшественник леводопа усилили деградацию бета-амилоида в префронтальной коре мышей

Дофамин и леводопа индуцируют деградацию бета-амилоида в мозге мышей

N+1
В плюсе: как спортсмены-«зимники» заработали больше из-за изоляции В плюсе: как спортсмены-«зимники» заработали больше из-за изоляции

Несмотря на отстранение от турниров, многие спортсмены стали больше зарабатывать

Forbes
Это лицо нашли в Казахстане на валуне, которому больше 3 тысяч лет! Вот зачем его сделали Это лицо нашли в Казахстане на валуне, которому больше 3 тысяч лет! Вот зачем его сделали

К каменному лицу, случайно обнаруженному в Казахстане, остается много вопросов

ТехИнсайдер
Древний причал Фанагории построили из импортного камня Древний причал Фанагории построили из импортного камня

Строительный материал в Фанагорию везли из разных мест

N+1
Это не то,что вы подумали: страпонтен, клитория, епитрахиль — слова, за которые вам не должно быть стыдно Это не то,что вы подумали: страпонтен, клитория, епитрахиль — слова, за которые вам не должно быть стыдно

О словах, за которые вам не должно быть стыдно, пусть и звучат они забавно

ТехИнсайдер
Секретная «кухня» японских cуперфудов Секретная «кухня» японских cуперфудов

Какие суперфуды пришли в мир из Японии?

Лиза
Подсудное дело: первый обвиняемый по «закону Родченкова» признал свою вину Подсудное дело: первый обвиняемый по «закону Родченкова» признал свою вину

Forbes.Спорт рассказывает о первом в истории деле по антидопинговому закону

Forbes
Как гражданину России разблокировать активы в Credit Suisse Как гражданину России разблокировать активы в Credit Suisse

На этапе нашей работы с банком Credit Suisse мы выбрали стратегию защиты клиента

Forbes
Завод под Екатеринбургом и пакгауз в Тюмени: как культурные проекты развивают регионы Завод под Екатеринбургом и пакгауз в Тюмени: как культурные проекты развивают регионы

Наиболее успешные примеры проведения фестивалей, устройства лэнд-арта в регионах

Forbes
PandaX не нашла электромагнитно взаимодействующую темную материю PandaX не нашла электромагнитно взаимодействующую темную материю

Для поиска темной материи физики упрятали четыре тонны жидкого ксенона под гору

N+1
Наталия Деянова, Systeme Electric: Логотип — это только вершина айсберга Наталия Деянова, Systeme Electric: Логотип — это только вершина айсберга

Как преемникам уходящих с рынка компаний грамотно провести трансформацию бренда

СНОБ
А с детьми можно? А с детьми можно?

Про путешествия с детьми копий сломано не на одну армию

Новый очаг
Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт

Процент людей с водительскими правами значительно снизился с 1980-х годов

ТехИнсайдер
Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет

Комплексная этическая основа для использования ИИ в здравоохранении и медицине

ТехИнсайдер
Москва-80, фигуристы и «Кармен»: как Зайцев и Юдашкин попали в историю спорта Москва-80, фигуристы и «Кармен»: как Зайцев и Юдашкин попали в историю спорта

Вячеслав Зайцев и Валентин Юдашкин оставили свой след даже в спорте!

Forbes
11 предметов, которые были на даче у каждого, кто жил в СССР 11 предметов, которые были на даче у каждого, кто жил в СССР

Если эти вещи вам знакомы, то у вас было тяжелое, но счастливое детство

Maxim
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
Варвара Помидор Варвара Помидор

Варвара Помидор сочетает уникальное чувство цвета и умение работать со стилями

Правила жизни
Урожай без хлопот Урожай без хлопот

Итак, наметим фронт посадочных работ на июнь

Лиза
Физики собрали рекордно большой двумерный ионный кристалл Физики собрали рекордно большой двумерный ионный кристалл

В ловушку Пауля уместилось 105 ионов кальция

N+1
Как вывести пятно от красного вина с чего угодно: полный гайд Как вывести пятно от красного вина с чего угодно: полный гайд

Полный гайд, который поможет быстро удалить вино с любой поверхности

ТехИнсайдер
«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
«Кроссовки продаются вместе с Тицианом»: Екатерина Макдугалл о современных аукционах «Кроссовки продаются вместе с Тицианом»: Екатерина Макдугалл о современных аукционах

Зачем аукционные дома выстраивают вокруг себя целые экосистемы

Forbes
Враг рабства, исследователь Африки и «певец» британской исключительности: как вошел в историю Давид Ливингстон Враг рабства, исследователь Африки и «певец» британской исключительности: как вошел в историю Давид Ливингстон

Кто такой и чем прославился Давид Ливингстон

Вокруг света
«Убийца «Священный паук» — леденящий триллер о том, как иранское общество оправдывало маньяка «Убийца «Священный паук» — леденящий триллер о том, как иранское общество оправдывало маньяка

Чего ждать от фильма «Убийца «Священный паук» Али Аббаси

Правила жизни
Роковой отпуск: звезды, которые трагически погибли во время отдыха Роковой отпуск: звезды, которые трагически погибли во время отдыха

Увы, для некоторых звезд отпуск оказался последним

VOICE
Захотелось перекусить ночью? 5 продуктов, которые можно себе позволить! Захотелось перекусить ночью? 5 продуктов, которые можно себе позволить!

Вот несколько советов для любителей ночных перекусов

ТехИнсайдер
Пластический хирург — о поиске «своего» врача и пациентах-мужчинах Пластический хирург — о поиске «своего» врача и пациентах-мужчинах

Поговорили с Юрием Мирзабекяном о мифах вокруг пластической хирургии

РБК
20 фильмов Каннского фестиваля 20 фильмов Каннского фестиваля

Двадцатка лучших фильмов в программе Каннского кинофестиваля

Weekend
Транзитная зона: как устроена жизнь в мангровом лесу Транзитная зона: как устроена жизнь в мангровом лесу

Здесь а обитатели моря стоят перед выбором — какую из двух сред предпочесть

Вокруг света
Открыть в приложении