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

Самому популярному галлюциногенному грибу нашли ближайшего родственника в Африке Самому популярному галлюциногенному грибу нашли ближайшего родственника в Африке

Находка ученых позволила реконструировать происхождение Psilocybe cubensis

N+1
Почему «Стражи Галактики. Часть 3» — лучший кинокомикс (мы уже забыли, с каких пор) Почему «Стражи Галактики. Часть 3» — лучший кинокомикс (мы уже забыли, с каких пор)

Каким получился новый фильм о Звездном Лорде и его команде?

Maxim
Рекорды Красной планеты: любопытные факты о Марсе Рекорды Красной планеты: любопытные факты о Марсе

Марс — необычная планета, которой поклонялись еще древние греки

ТехИнсайдер
В лицах латиноамериканцев разглядели наследие неандертальцев В лицах латиноамериканцев разглядели наследие неандертальцев

Новые данные проекта по поиску участков генома в когорте латиноамериканцев

N+1
Эйнштейн Эйнштейн

Его жизнь и его Вселенная

kiozk originals
Как справиться с негативными эмоциями на работе: 5 способов справиться с гневом — извлеките выгоду Как справиться с негативными эмоциями на работе: 5 способов справиться с гневом — извлеките выгоду

Как справиться со злостью на рабочем месте и даже использовать ее во благо?

Psychologies
Романтические маршруты Романтические маршруты

Топ-5 мест для путешествия с любимым

Лиза
Повелители инвойсов: как выходцы из онлайн-банков построили в Германии стартап Monite Повелители инвойсов: как выходцы из онлайн-банков построили в Германии стартап Monite

Как Иван Марьясин задумал стартап по финансовой автоматизации

Forbes
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
Высокие цели Высокие цели

13 громких автомобильных покушений XX века

Автопилот
«Мама пожертвовала собой и привезла меня в Америку»: Мила Йовович опубликовала редкие фото «Мама пожертвовала собой и привезла меня в Америку»: Мила Йовович опубликовала редкие фото

Мила Йовович рассказала, на что решилась ее мать ради будущего дочери

VOICE
Инструктаж от стилиста: как выбрать платье на лето, чтобы спрятать животик Инструктаж от стилиста: как выбрать платье на лето, чтобы спрятать животик

Фасоны платьев, в которых ты будешь чувствовать себя отлично и уверенно

VOICE
«Отсутствие диалога между поколениями в прямом смысле слова убивает» «Отсутствие диалога между поколениями в прямом смысле слова убивает»

Алиса Хазанова о своем фильме «Белый список»

Weekend
Народный автомобиль за 500 тыс. руб. Это вообще возможно? Народный автомобиль за 500 тыс. руб. Это вообще возможно?

Как люди в разных странах пытались создать народный автомобиль?

РБК
Аккреционный диск черной дыры воссоздали без стенок в лаборатории Аккреционный диск черной дыры воссоздали без стенок в лаборатории

Британские и американские физики создали лабораторный аналог аккреционного диска

N+1
Модель ИИ может стать основой умного слухового аппарата Модель ИИ может стать основой умного слухового аппарата

Эта модель может стать основой интеллектуальных слуховых аппаратов

ТехИнсайдер
Кто проживает на дне океана: странные фанатские теории о Губке Бобе Кто проживает на дне океана: странные фанатские теории о Губке Бобе

Собрали несколько забавных (и не очень) фанатских теорий о Губке Бобе

Правила жизни
«К свадьбе готовятся лучше, чем к зачатию»: зачем проходить перинатальный скрининг «К свадьбе готовятся лучше, чем к зачатию»: зачем проходить перинатальный скрининг

Александра Краус о том, зачем строить в Москве гостиницу для беременных

Forbes
Великие открытия: Давид Ливингстон и его путешествие по Южной Африке Великие открытия: Давид Ливингстон и его путешествие по Южной Африке

До Ливингстона половина Африканского материка казалась безжизненною пустыней

Вокруг света
«Ньюмба» уходит в отрыв «Ньюмба» уходит в отрыв

Nyumba стала для южноафриканской верфи Southern Wind важной вехой

Y Magazine
Великий грааль Антарктиды: как российские ученые пытаются проникнуть в тайны подледного озера Восток Великий грааль Антарктиды: как российские ученые пытаются проникнуть в тайны подледного озера Восток

Существует ли жизнь в озере Восток?

Вокруг света
Как защитить уличную мебель от непогоды: 6 советов по уходу Как защитить уличную мебель от непогоды: 6 советов по уходу

Как следить за уличной мебелью, чтобы она прослужила долгие годы?

ТехИнсайдер
Создан первый в истории деревянный транзистор: на что он способен? Создан первый в истории деревянный транзистор: на что он способен?

Древесина не умела питать функциональные электроприборы… до недавнего времени

ТехИнсайдер
Виды на балкон Виды на балкон

Зелень и овощи лучше выращивать на дачных грядках, но вполне подойдет и балкон

Лиза
Клопы-убийцы из Австралии покрывают тело липкой смолой, чтобы их жертва не смогла сбежать Клопы-убийцы из Австралии покрывают тело липкой смолой, чтобы их жертва не смогла сбежать

Клопы-убийцы используют смертоносный инструмент для убийства своих жертв

ТехИнсайдер
Травмы и падения Карла III: к каким видам спорта неравнодушен новый британский монарх Травмы и падения Карла III: к каким видам спорта неравнодушен новый британский монарх

Какие виды спорта выбрал для себя Карл III будучи еще принцем Чарльзом

Forbes
Пассивная агрессия в отношениях: 5 основных проявлений Пассивная агрессия в отношениях: 5 основных проявлений

Как понять, что ваш партнер прибегает к пассивной агрессии?

Psychologies
Российские сериалы с самыми откровенными сценами Российские сериалы с самыми откровенными сценами

6 самых откровенных российских сериалов

Maxim
Гид в кармане Гид в кармане

7 полезных приложений для путешествий по России

Лиза
Саид-потрошитель Саид-потрошитель

«Убийца "Священный паук"»: антиклерикальный феминистский триллер

Weekend
Открыть в приложении