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

Komatsu показала лунный экскаватор и подводный бульдозер Komatsu показала лунный экскаватор и подводный бульдозер

Подводный электрический робобульдозер и макет лунного беспилотного экскаватора

N+1
«Вымогатель живет за мой счет»: Холли Берри выиграла суд за алименты у отца своей дочери «Вымогатель живет за мой счет»: Холли Берри выиграла суд за алименты у отца своей дочери

Холли Берри одержала победу в десятилетней тяжбе с манекенщиком Габриэлем Обри

VOICE
Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток Паразит из юрского периода подтвердил происхождение скребней от коловраток

Как находка палеонтологов определила систематическое положение скребней

N+1
«Никто не совершенен»: если мучает вина — 5 способов справиться c этим чувством «Никто не совершенен»: если мучает вина — 5 способов справиться c этим чувством

Какие шаги предпринять, чтобы разобраться с неприятным ощущением вины?

Psychologies
«А как же шарики?!» Человечество исчерпает запасы гелия быстрее, чем нефти или газа – но есть выход «А как же шарики?!» Человечество исчерпает запасы гелия быстрее, чем нефти или газа – но есть выход

Поставщики начали отказывать в поставках гелия даже научным лабораториям

ТехИнсайдер
«Оттепель: Действующие лица» «Оттепель: Действующие лица»

Биографические очерки о писателях, издателях, филологах и чиновниках эпохи

N+1
Для комаров создали Для комаров создали

Комары, по-видимому, предпочитают определенные особенные человеческие запахи

ТехИнсайдер
7 преимуществ шоколада: почему есть его даже нужно 7 преимуществ шоколада: почему есть его даже нужно

Вы и не догадывались о том, что у шоколада столько плюсов!

ТехИнсайдер
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
Миллионеры Юрского периода Миллионеры Юрского периода

Сколько стоят динозавры?

Деньги
Эпоха светлого: кто и когда впервые приготовил лагер — самое популярное пиво в мире? Эпоха светлого: кто и когда впервые приготовил лагер — самое популярное пиво в мире?

Как конкуренция двух пивных регионов Европы дала начало известному напитку

Вокруг света
Приложение усилий: что происходит на рынке мобильной разработки в России Приложение усилий: что происходит на рынке мобильной разработки в России

Тренды на рынке мобильной разработки: на что нужно обратить внимание заказчикам

Forbes
Woorie Woorie

Woorie начала создавать свой хит «Капучино с маршмэллоу», когда ей было 16

Правила жизни
«Океан — это непрозрачный шар, в который мы тыкаем иголочкой»: чем занимаются океанологи и как попасть в эту профессию «Океан — это непрозрачный шар, в который мы тыкаем иголочкой»: чем занимаются океанологи и как попасть в эту профессию

Чем интересна океанология и что нужно, чтобы изучать океан?

Вокруг света
Катер из бутылок Катер из бутылок

Лодкам с электрическими моторами на boot Düsseldorf было отведено много места

Y Magazine
Людям в браке на заметку! Общий банковский аккаунт позитивно влияет на отношения Людям в браке на заметку! Общий банковский аккаунт позитивно влияет на отношения

Пары, которые вместе управляют своими финансами, сохраняют свои отношения

ТехИнсайдер
Язык Бога и ген духовности: какую роль играет мозг в религиозности — интервью с нейробиологом Язык Бога и ген духовности: какую роль играет мозг в религиозности — интервью с нейробиологом

Что нового ученые узнали о нашем мозге? Мы поговорили об этом с нейробиологом

Psychologies
Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом» Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом»

Певица Полина Гагарина — о секретах восстановления и своих увлечениях

Здоровье
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
«Дон Масимо»: Максим Горький на Капри «Дон Масимо»: Максим Горький на Капри

Как жил знаменитый писатель Максим Горький в Италии?

Караван историй
Пять напитков, которыми нельзя запивать лекарства Пять напитков, которыми нельзя запивать лекарства

Почему нужно запивать лекарства только водой?

Здоровье
Бронтотерии выросли в 150 раз из-за конкуренции с другими травоядными Бронтотерии выросли в 150 раз из-за конкуренции с другими травоядными

Как бронтотерии стали такими большими

N+1
Петербург будущего Петербург будущего

Как из руины вернуть к жизни памятник конструктивизма

Собака.ru
Однажды маньяк из США держал 14-летнюю девочку 9 месяцев в плену! Но она простила маньяка Однажды маньяк из США держал 14-летнюю девочку 9 месяцев в плену! Но она простила маньяка

В 2013 году Нейт Кибби пригласил школьницу Эбби Эрнандес к себе в машину...

ТехИнсайдер
Язык любовных прелюдий Язык любовных прелюдий

Предварительные ласки нужны только женщинам, а мужчины без них могут обойтись?

Psychologies
«Плейлист волонтера»: почему это один из лучших сериалов о поиске пропавших без вести «Плейлист волонтера»: почему это один из лучших сериалов о поиске пропавших без вести

Зачем смотреть сериал и почему это одна из лучших историй про розыск людей

Forbes
Хулоки Скайуокера проснулись пораньше ради фруктов на завтрак Хулоки Скайуокера проснулись пораньше ради фруктов на завтрак

Хулоки Скайуокера способны планировать свое будущее

N+1
Гамарджоба, генацвале! Гамарджоба, генацвале!

7 мест, где можно открыть для себя настоящую Грузию

Лиза
Как была устроена армия Древнего Рима: сплошной стройбат и дедовщина Как была устроена армия Древнего Рима: сплошной стройбат и дедовщина

Как был устроен римский легион?

Maxim
Как помочь людям с аутизмом в период стресса и изменений Как помочь людям с аутизмом в период стресса и изменений

Как помочь людям с РАС в непростое время перемен

Psychologies
Открыть в приложении