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

CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов

Результаты испытаний технологии для получения противоопухолевых Т-лимфоцитов

N+1
Экспериментальный препарат защитил мозг мышей от ВИЧ-инфекции Экспериментальный препарат защитил мозг мышей от ВИЧ-инфекции

Молекула преодолела гематоэнцефалический барьер

N+1
Неандертальцы изготовили артефакты из добытого в сотнях километров от стоянок обсидиана Неандертальцы изготовили артефакты из добытого в сотнях километров от стоянок обсидиана

Какой обсидиан использовали неандертальцы для изготовления каменных орудий

N+1
Эмпатия — это выгодно: почему хорошее отношение повышает эффективность сотрудников Эмпатия — это выгодно: почему хорошее отношение повышает эффективность сотрудников

Отрывок из книги «Искусство доброты» Клодии Хэммонд

Forbes
Древнерусские амазонки: как воительницы описывались в былинах и преданиях Древнерусские амазонки: как воительницы описывались в былинах и преданиях

Что фольклористам известно русских воительницах и как они изменились со временем

Forbes
Как переделать старый «Мерседес» в новый? Как переделать старый «Мерседес» в новый?

Несколько интересных переделок Mercedes

ТехИнсайдер
Иван Янковский: «Я очень боюсь застрять, перестать развиваться, переживать новые чувства и эмоции» Иван Янковский: «Я очень боюсь застрять, перестать развиваться, переживать новые чувства и эмоции»

Иван Янковский делится мыслями о том, как стиль жизни наполняет ее смыслом

Maxim
Всему голова: почему в России высокий спрос на очень дорогой хлеб Всему голова: почему в России высокий спрос на очень дорогой хлеб

Почему люди готовы переплачивать за самый базовый продукт — хлеб

Forbes
Как долго может прожить курица без головы? И почему с человеком этот трюк не пройдет? Как долго может прожить курица без головы? И почему с человеком этот трюк не пройдет?

История обезглавленного петуха Майка, который поставил мировой рекорд! Но как?

ТехИнсайдер
Изящная сирень Изящная сирень

Как ухаживать за сиренью?

Лиза
Палеонтологи впервые обнаружили остатки эфиопского шакала эпохи плейстоцена Палеонтологи впервые обнаружили остатки эфиопского шакала эпохи плейстоцена

Палеонтологи впервые нашли нижнюю челюсть эфиопского шакала

N+1
Хоббит, Карлсон и Винни-Пух: 100 лучших детских книг всех времен по версии Би-би-си Хоббит, Карлсон и Винни-Пух: 100 лучших детских книг всех времен по версии Би-би-си

Первая десятка рейтинга лучших детских книг от Би-би-си

Forbes
Мессенджер в голове: есть ли перспективы у «техно-телепатии» Мессенджер в голове: есть ли перспективы у «техно-телепатии»

Как людям обмениваться мыслями, не став жертвами унификации

VC.RU
Синдром «пустого костюма»: почему традиционный карьерный рост подходит не всем Синдром «пустого костюма»: почему традиционный карьерный рост подходит не всем

Почему опасно игнорировать модели современного лидерства?

Forbes
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
Катя Chepikk: «Стать большим артистом — это не мечта. Это мое предназначение» Катя Chepikk: «Стать большим артистом — это не мечта. Это мое предназначение»

Катя Chepikk не сомневается в своем успехе

ЖАРА Magazine
Что бывает, когда не умеешь одеваться: почему никому не нравится новая актриса-Русалочка Что бывает, когда не умеешь одеваться: почему никому не нравится новая актриса-Русалочка

Почему публика не принимает Холли Бейли?

VOICE
Кокетство конспирации: посмотрите, что умудрялись прятать в книгах 500 лет назад Кокетство конспирации: посмотрите, что умудрялись прятать в книгах 500 лет назад

Издавна в книгах скрывали секретное, прятали краденое, утаивали запретное

Вокруг света
Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле

Почему здоровое питание перестало быть сегментом для избранных

Forbes
Джеррикэн Джеррикэн

Как «джеррикэн» произвела настоящую техническую революцию

Автопилот
«Ушац», покоривший Париж: как советский мем вошел в историю и что он значит «Ушац», покоривший Париж: как советский мем вошел в историю и что он значит

«Ушац»: не просто набор букв, а советский мем с историей

VOICE
«Джеймс Уэбб» нашел водяной пар в атмосфере планеты близкой к Земле «Джеймс Уэбб» нашел водяной пар в атмосфере планеты близкой к Земле

Из-за чего на экзопланетах может возникать водяной пар?

ТехИнсайдер
Защитный барьер организма Защитный барьер организма

Надо повышать иммунитет. Но медики поспорили бы с такой формулировкой

Лиза
В основании ассирийского зиккурата нашли прибалтийский янтарь. Его положили под стену 4000 лет назад В основании ассирийского зиккурата нашли прибалтийский янтарь. Его положили под стену 4000 лет назад

Такие древние находки янтаря так далеко от Балтики встречаются крайне редко

ТехИнсайдер
Бизоны зализали друг другу раны Бизоны зализали друг другу раны

Бизоны способны заботиться друг о друге

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

Этот электродвигатель можно сдавливать и растягивать во время работы

N+1
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
Нейросеть от Meta узнает 4017 языков по устной речи и ответит на 1107 из них Нейросеть от Meta узнает 4017 языков по устной речи и ответит на 1107 из них

Компания Meta выпустила языковую модель, которая понимает устную речь

N+1
ИИ не может отличить текст, написанный человеком, от текста, созданного ИИ ИИ не может отличить текст, написанный человеком, от текста, созданного ИИ

Объем текстов, созданных ИИ, становится слишком большим

ТехИнсайдер
Млечный путь Млечный путь

Свиньи и дельфины — близкие родственники, а лошадь роднее собаке, чем корове

Вокруг света
Открыть в приложении