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

Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции

Интенсивное выявление артериальной гипертензии значительно снижает риск деменции

N+1
Песни, в которых зашифрованы сатанинские послания Песни, в которых зашифрованы сатанинские послания

О том, как музыканты-оккультисты прячут заклятия в песнях. И это не выдумки

Maxim
Май 2025 стал одним из самых жарких за всю историю наблюдений Май 2025 стал одним из самых жарких за всю историю наблюдений

За последние 22 месяца средняя температура была на 1,5°C выше

ТехИнсайдер
«Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года «Не привлеки я столько внимания, произвела бы революцию»: главное из интервью Элизабет Холмс — первого с 2016 года

Элизабет Холмс планирует продолжить работу над новыми проектами даже в тюрьме

VC.RU
8 доказанных наукой привычек, которые действительно повышают интеллект 8 доказанных наукой привычек, которые действительно повышают интеллект

Какие ритуалы стоит добавить в свою рутину, чтобы стать умнее

Maxim
Что делать, если ужалила пчела: 5 способов вылечить укус Что делать, если ужалила пчела: 5 способов вылечить укус

Как правильно достать жало пчелы из раны и обезболить укус

ТехИнсайдер
Добро с прибылью: чем импакт-стартапы отличаются от НКО и обычного бизнеса Добро с прибылью: чем импакт-стартапы отличаются от НКО и обычного бизнеса

Что такое социальные, или импакт-стартапы, какие у них есть перспективы

Forbes
Возвращение к нормальности: почему налоговый период перестал поддерживать рубль Возвращение к нормальности: почему налоговый период перестал поддерживать рубль

В феврале, марте и апреле курс рубля не показывает положительной динамики

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
«Краткая история равенства» «Краткая история равенства»

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

N+1
Почему сейчас кино Ингмара Бергмана может быть нам близко, как никогда раньше Почему сейчас кино Ингмара Бергмана может быть нам близко, как никогда раньше

Почему не нужно бояться фильмов Ингмара Бергмана?

Правила жизни
Гимн одуванчику! Гимн одуванчику!

Одуванчик врачует душу, ведь он — замечательный символ весны!

Наука и жизнь
Маша и медведи: как выжить в мужском коллективе  самая полная инструкция Маша и медведи: как выжить в мужском коллективе  самая полная инструкция

Вот как следует себя вести в мужском коллективе, чтобы все было хорошо

VOICE
Как раскрыть сексуальность, зная свой типаж: гид от стилиста и 3 главных совета Как раскрыть сексуальность, зная свой типаж: гид от стилиста и 3 главных совета

Одежда - верный способ найти себя настоящую

VOICE
В Шёнингене обнаружили 300-тысячелетние следы ног вымерших людей В Шёнингене обнаружили 300-тысячелетние следы ног вымерших людей

Ученые исследовали отпечатки ног, обнаруженные в местности Шёнинген

N+1
Загадка дюн Утопии: когда Марс был полон влаги и почему стал безжизненной пустыней? Загадка дюн Утопии: когда Марс был полон влаги и почему стал безжизненной пустыней?

Из-за чего сосед по Солнечной системе потерял всю свою воду

Вокруг света
Тайна Рюрика: кем же был основатель первой правящей династии на Руси Тайна Рюрика: кем же был основатель первой правящей династии на Руси

Тайна появления Рюрика на Руси до сих пор не разгадана

Вокруг света
Японская философия «ваби-саби»: как принять несовершенство мира Японская философия «ваби-саби»: как принять несовершенство мира

Как же перестать гнаться за идеалами и начать жить здесь и сейчас?

Psychologies
От суфражисток до #MeToo: все, что нужно знать о четырех волнах женского движения От суфражисток до #MeToo: все, что нужно знать о четырех волнах женского движения

Женское движение за свою почти двухсотлетнюю историю прошло серьезную эволюцию

Forbes
«Летят журавли» и «Вероника»: как два режиссера переосмысляют одну пьесу о войне «Летят журавли» и «Вероника»: как два режиссера переосмысляют одну пьесу о войне

Чем привлекает сегодня режиссеров исторический материал?

Forbes
Пахнет мокрой шерстью в квартире? Научитесь правильно мыть свою собаку, чтобы от нее не пахло Пахнет мокрой шерстью в квартире? Научитесь правильно мыть свою собаку, чтобы от нее не пахло

Почему после водных процедур от вашего питомца пахнет "псиной"?

ТехИнсайдер
Скажите Скажите

Такая странная и необычная буква "ы"

ТехИнсайдер
Одиночество не приговор: 3 шага, чтобы выстроить счастливые отношения Одиночество не приговор: 3 шага, чтобы выстроить счастливые отношения

Как стать счастливее, правильно выстраивая социальные связи

Psychologies
Как русские авангардисты представляли будущее — в иллюстрациях от Midjourney Как русские авангардисты представляли будущее — в иллюстрациях от Midjourney

Авангардное будущее глазами нейросети

Правила жизни
Почему мы выбираем не тех партнеров: 5 причин неудачных отношений — избегайте прошлых ошибок Почему мы выбираем не тех партнеров: 5 причин неудачных отношений — избегайте прошлых ошибок

Препятствия, которые мешают найти подходящего человека

Psychologies
Ради экономии! В США сварили пиво из использованной в душе воды. Попробуете? Ради экономии! В США сварили пиво из использованной в душе воды. Попробуете?

Оказывается, что сточные воды — это еще одна вещь для ресайклинга

ТехИнсайдер
Платье-футболка Платье-футболка

Как носить и с чем сочетать платье-футболку, чтобы не остаться незамеченной

Лиза
Ничья девочка Ничья девочка

Кем была Елизавета Григорьевна Тёмкина?

Дилетант
Неандертальцы изготовили березовый деготь по сложной технологии Неандертальцы изготовили березовый деготь по сложной технологии

Ученые исследовали березовый деготь, найденный в местонахождении Кёнихьзауэ

N+1
Чем можно заменить таблетку Чем можно заменить таблетку

7 самых полезных для здоровья продуктов, которые стоит включить в рацион

Лиза
Открыть в приложении