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

Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом

Плюшеголовые разноцветные сойки не могут решить задачу с инструментами

N+1
EELS: уникальный робот-змей NASA, который будет исследовать льды и огромный океан на луне Сатурна EELS: уникальный робот-змей NASA, который будет исследовать льды и огромный океан на луне Сатурна

JPL создала самоходную автономную роботизированную змею

ТехИнсайдер
Клопы использовали химическую сигнализацию пчел для охоты на них самих Клопы использовали химическую сигнализацию пчел для охоты на них самих

Клопы-хищнецы научились обманывать жертв, заманивая их в ловушку

N+1
Медицинский каннабис помог справиться с болью при онкологии Медицинский каннабис помог справиться с болью при онкологии

Как препараты медицинского каннабиса облегчают симптомы онкологии

N+1
6 самых популярных сюжетов снов 6 самых популярных сюжетов снов

Какие сюжеты снов чаще всего снятся людям?

ТехИнсайдер
Вот почему богатые люди не носят чехлы на телефонах. Интересный факт! Вот почему богатые люди не носят чехлы на телефонах. Интересный факт!

Отказ от чехла для телефона — это, вероятно, последний символ скрытого богатства

ТехИнсайдер
Почему нелюбимые дочери не могут завести подруг: 5 проблем из детства — освободитесь от травм Почему нелюбимые дочери не могут завести подруг: 5 проблем из детства — освободитесь от травм

Как поведение родителей мешает строить доверительные отношения с другими людьми

Psychologies
В неолитической керамике из Италии нашли остатки мака и оливкового масла В неолитической керамике из Италии нашли остатки мака и оливкового масла

Ученые исследовали остатки содержимого в керамических изделиях эпохи неолита

N+1
Первые признаки диабета и рекомендации по профилактике от врача-эндокринолога Первые признаки диабета и рекомендации по профилактике от врача-эндокринолога

Как человеку распознать первые симптомы диабета? Рассказывает врач-эндокринолог

Psychologies
«Меня ударили деньгами по лицу»: как беженец из Камеруна меняет правила в ММА «Меня ударили деньгами по лицу»: как беженец из Камеруна меняет правила в ММА

Почему соглашение Фрэнсиса с PFL может изменить правила игры в ММА

Forbes
«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
Вдвоем за медалью: чем и ради чего рискуют беременные спортсменки, выходя на старт Вдвоем за медалью: чем и ради чего рискуют беременные спортсменки, выходя на старт

Что может заставить беременную спортсменку выступать и чем она рискует?

Forbes
«Убийцы цветочной луны»: Мартин Скорсезе на стороне индейцев и против капитализма «Убийцы цветочной луны»: Мартин Скорсезе на стороне индейцев и против капитализма

Мастер смешивает в истории индейцев вестерн, детектив, триллер и романтику

Forbes
Мелатонин Мелатонин

Мелатонин управляет нашим самочувствием, здоровьем и качеством жизни

Здоровье
Особенности тренировок в 20, 30 и 40 лет Особенности тренировок в 20, 30 и 40 лет

В юном и зрелом возрасте нагрузки на организм должны быть разными

Maxim
«Все страхи Бо»: как видит мир тревожный человек, воспитанный нарциссической матерью «Все страхи Бо»: как видит мир тревожный человек, воспитанный нарциссической матерью

Добро пожаловать в мир Бо!

Psychologies
Исправление судьбы: как вернуть свою жизнь в правильное русло Исправление судьбы: как вернуть свою жизнь в правильное русло

Если ощущаешь, что проживаешь не свою жизнь, самое время внести коррективы

VOICE
Боль в висках. Почему возникает и 6 способов быстро от нее избавиться Боль в висках. Почему возникает и 6 способов быстро от нее избавиться

Причин боли в висках много – от усталости до серьезных заболеваний

Лиза
2 книги, которые мы читаем на этой неделе: увлекательный нон-фикшен-роман о научных открытиях и детектив из Индии XX века 2 книги, которые мы читаем на этой неделе: увлекательный нон-фикшен-роман о научных открытиях и детектив из Индии XX века

2 книги: для вдумчивого чтения и чтобы отвлечься в разных литературных мирах

Правила жизни
Ромул и Рем: чей Рим? Ромул и Рем: чей Рим?

Как на самом деле был основан Рим?

Дилетант
36 вопросов, которые надо задать друг другу, чтобы влюбиться 36 вопросов, которые надо задать друг другу, чтобы влюбиться

Список из 36 вопросов, задав которые друг другу, люди влюбляются

VOICE
Связь не без границ: как операторы компенсируют свои затраты за счет абонентов Связь не без границ: как операторы компенсируют свои затраты за счет абонентов

Участники рынка мобильной связи перекладывают часть затрат на абонентов

Forbes
«Звезды в полдень»: шпионская драма о любви журналистки и сотрудника спецслужб «Звезды в полдень»: шпионская драма о любви журналистки и сотрудника спецслужб

Шпионская драма с деколониальной оптикой получилась не слишком впечатляющей

Forbes
Фотоэмиссия электронов с кончика металлической иглы оказалась аттосекундной Фотоэмиссия электронов с кончика металлической иглы оказалась аттосекундной

Измерили время, которое занимает у электрона отрыв от кончика металлической иглы

N+1
Как добиться эффекта Как добиться эффекта

Звездные бьюти-волшебники поделились своими профессиональными секретами

VOICE
Трезвый подход к романтическим отношениям: советы коуча Трезвый подход к романтическим отношениям: советы коуча

Как разглядеть человека и не дать эмоциям заглушить голос разума?

Psychologies
10 странных фактов о теле человека, которые мало кто знает 10 странных фактов о теле человека, которые мало кто знает

Человек светится в темноте, производит алкоголь и несет килограммы бактерий

Maxim
Солнечная сторона Солнечная сторона

6 вопросов об уходе за собой в отпуске

Лиза
Высокие цели Высокие цели

13 громких автомобильных покушений XX века

Автопилот
Замуж в Эмираты: реальная история о жизни в Дубае, перспективе стать второй женой и отношениях со свекровью Замуж в Эмираты: реальная история о жизни в Дубае, перспективе стать второй женой и отношениях со свекровью

История Азизы — откровение о пестрой ткани жизни в Дубае

Psychologies
Открыть в приложении