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

Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне

Почему узоры от спускаемых На Луну космических аппаратов практически идентичны?

N+1
«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
Истина Шредингера: почему физики не могут договориться об устройстве мира Истина Шредингера: почему физики не могут договориться об устройстве мира

Почему взгляды ученых на природу реальности драматически расходятся?

Forbes
Не имей сто рублей, а имей сто друзей и будь здоров: 7 причин, почему дружба так важна Не имей сто рублей, а имей сто друзей и будь здоров: 7 причин, почему дружба так важна

Зачем вообще нужны друзья?

ТехИнсайдер
Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций

Математик Энди Рейнольдс, возможно, разгадал тайну птичьих мурмураций

ТехИнсайдер
Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий) Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий)

Некоторые незыблемые знания не выдерживают столкновения с фактами

Maxim
«Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога «Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога

Как поговорить с партнершей о сокровенном?

Psychologies
Промокнуть за $80: в Дубае создали улицу, на которой всегда будет идти дождь Промокнуть за $80: в Дубае создали улицу, на которой всегда будет идти дождь

Эмираты представили туристам еще одно необычное развлечение

Вокруг света
«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
«Маме виднее»: как американка зарабатывает $100 млн на детской смеси «Маме виднее»: как американка зарабатывает $100 млн на детской смеси

Как бренд Bobbie смог добиться огромного спроса на свою продукцию?

Forbes
Софья Лебедева: «Это и есть самый сок и самая суть — быть собой» Софья Лебедева: «Это и есть самый сок и самая суть — быть собой»

У нас разные бэкграунд, язык и культура, но по сути своей мы все похожи

Караван историй
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
Из России за титулом: как бывшие звезды РПЛ сделали «Наполи» чемпионом Италии Из России за титулом: как бывшие звезды РПЛ сделали «Наполи» чемпионом Италии

Как «Наполи» стал чемпионом Италии по футболу впервые за 33 года

Forbes
Геологи посчитали глобальную толщину и плотность коры Марса Геологи посчитали глобальную толщину и плотность коры Марса

В среднем марсианская кора намного толще земной или лунной

ТехИнсайдер
Саудовская Аравия платит спортсменам миллионы и меняет правила игры Саудовская Аравия платит спортсменам миллионы и меняет правила игры

Щедрые участники рынка футбола могут уничтожать конкуренцию

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
Вернуть себе силы Вернуть себе силы

О чем нам стоит знать, чтобы справиться с проживанием печали и страданий?

Psychologies
Слайд-шоу Слайд-шоу

Космические корабли, инновационные мотоциклы и складные дома

ТехИнсайдер
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
Мы с Мухтаром Мы с Мухтаром

Откуда у советских школьников 1970-х взялась шутка про «Мухтара на границе»?

Автопилот
Геннадий Сайфулин: «На позорном собрании против Эфроса я единственный выступил в его защиту» Геннадий Сайфулин: «На позорном собрании против Эфроса я единственный выступил в его защиту»

Геннадий Сайфулин — один из культовых актеров поколения шестидесятых

Коллекция. Караван историй
6 продуктов с высоким содержанием коллагена для здоровья суставов и гладкой кожи 6 продуктов с высоким содержанием коллагена для здоровья суставов и гладкой кожи

Коллаген - очень важный белок для нашего организма

ТехИнсайдер
Что им зной: как защитить свои ногти от летних стрессов (и даже уберечься от рака!) Что им зной: как защитить свои ногти от летних стрессов (и даже уберечься от рака!)

Летние стрессы несут серьезную опасность для наших ногтей

VOICE
Никогда не носи их: эти 4 модели пиджаков противопоказаны женщинам старше 40 лет Никогда не носи их: эти 4 модели пиджаков противопоказаны женщинам старше 40 лет

4 типа пиджаков, которые точно не стоит носить никому

VOICE
Археологи уточнили возраст трех неандертальских погребений из Ла-Ферраси Археологи уточнили возраст трех неандертальских погребений из Ла-Ферраси

Археологи уточнили хронологию известного археологического памятника Ла-Ферраси

N+1
«Все страхи Бо»: фильм о неврозах и фобиях городского жителя от Ари Астера «Все страхи Бо»: фильм о неврозах и фобиях городского жителя от Ари Астера

Фильм, в котором всевозможные фобии перемешались с бессмысленностью бытия

Forbes
Культурный гид по Владикавказу: что смотреть и куда идти в столице Северной Осетии Культурный гид по Владикавказу: что смотреть и куда идти в столице Северной Осетии

Исследуем столицу Северной Осетии: интересные старые и новые локации

Forbes
«Бесит, когда актриса отталкивает мой язык»: Гоша Куценко рассказал о постельных сценах в кино «Бесит, когда актриса отталкивает мой язык»: Гоша Куценко рассказал о постельных сценах в кино

Гоша Куценко откровенно высказался об интимной стороне профессии

VOICE
Вокруг света в 80 лет: как две пенсионерки за 80 дней посетили 18 стран и Антарктиду Вокруг света в 80 лет: как две пенсионерки за 80 дней посетили 18 стран и Антарктиду

Подруги планировали приключение, и оно удалось

Вокруг света
Другая вода и почти нет кислорода: чем манит ученых «голубая дыра» глубиной 274 м на дне океана? Другая вода и почти нет кислорода: чем манит ученых «голубая дыра» глубиной 274 м на дне океана?

Содержимое этого гигантского конуса расскажет о древней Земле

Вокруг света
Открыть в приложении