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

Зоологи подтвердили крайнюю редкость рака у черепах Зоологи подтвердили крайнюю редкость рака у черепах

Почему злокачественные опухоли редко встречаются у черепах

N+1
Наталия Деянова, Systeme Electric: Логотип — это только вершина айсберга Наталия Деянова, Systeme Electric: Логотип — это только вершина айсберга

Как преемникам уходящих с рынка компаний грамотно провести трансформацию бренда

СНОБ
Гадюка попыталась проглотить зайчонка в десять раз тяжелее себя Гадюка попыталась проглотить зайчонка в десять раз тяжелее себя

Некоторые змеи способны целиком проглатывать добычу, которая очень велика

N+1
Средневековые колбы для дегустации мочи найдены на свалке лечебницы, возведенной на руинах куда более древнего строения Средневековые колбы для дегустации мочи найдены на свалке лечебницы, возведенной на руинах куда более древнего строения

Мусорная свалка эпохи Возрождения полна старых медицинских принадлежностей

ТехИнсайдер
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
Остроумные, меткие и мудрые мысли Омара Хайяма, которые стыдно не знать Остроумные, меткие и мудрые мысли Омара Хайяма, которые стыдно не знать

Эти мысли Омара Хайяма просто стыдно не знать, мы выбрали их из тысячи

Maxim
«Любовь и смерть»: история одного реального убийства с женским лицом «Любовь и смерть»: история одного реального убийства с женским лицом

Получилось ли у создателей сериала «Любовь и смерть» взбудоражить зрителя

Forbes
Путь к даме сердца: чем может удивить испанский город Эль-Тобосо — «родина» Дульсинеи Тобосской Путь к даме сердца: чем может удивить испанский город Эль-Тобосо — «родина» Дульсинеи Тобосской

Город Эль-Тобосо из романа Сервантеса совершенно реален

Вокруг света
Защитный барьер организма Защитный барьер организма

Надо повышать иммунитет. Но медики поспорили бы с такой формулировкой

Лиза
«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
Насколько проработаны ваши травмы? Насколько проработаны ваши травмы?

Мы предлагаем проверить, насколько вы проработали свои травмы

Psychologies
Современный московский Современный московский

Светлый лёгкий интерьер в квартире с нестандартной планировкой

SALON-Interior
Комнатную сверхпроводимость при умеренном давлении воспроизвести не удалось Комнатную сверхпроводимость при умеренном давлении воспроизвести не удалось

Эксперименты с проверкой комнатной сверхпроводимости прошли рецензирование

N+1
От апашей до китайской триады: самые известные преступные банды мира в жизни и в кино От апашей до китайской триады: самые известные преступные банды мира в жизни и в кино

Cамые громкие имена преступного мира, которые стали героями фильмов и сериалов

СНОБ
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
На дальней станции сойду На дальней станции сойду

Как и к чему готовят космонавтов

Men Today
8 продуктов, которые не дадут заснуть, если вы съедите их вечером 8 продуктов, которые не дадут заснуть, если вы съедите их вечером

Список продуктов, которые нужно исключить из своего ночного меню

Psychologies
«Чтобы заразиться, достаточно петтинга и орального секса». Врач-инфекционист — о рисках ВПЧ и прививке «Чтобы заразиться, достаточно петтинга и орального секса». Врач-инфекционист — о рисках ВПЧ и прививке

Как защититься от скрытой угрозы?

СНОБ
Саид-потрошитель Саид-потрошитель

«Убийца "Священный паук"»: антиклерикальный феминистский триллер

Weekend
Мнение эксперта: из-за ИИ в мире будет меньше профессионалов и «больше лузеров». Согласны? Мнение эксперта: из-за ИИ в мире будет меньше профессионалов и «больше лузеров». Согласны?

Правительства должны поддержать работников, которые потеряли работу из-за ИИ

ТехИнсайдер
А с детьми можно? А с детьми можно?

Про путешествия с детьми копий сломано не на одну армию

Новый очаг
От таро до дизайна человека: 5 самых популярных антинаучных практик — и почему они не имеют смысла От таро до дизайна человека: 5 самых популярных антинаучных практик — и почему они не имеют смысла

Есть ли реальные основания для обращения за советом к хироманту или астрологу?

Psychologies
Никогда не носи их: эти 4 модели пиджаков противопоказаны женщинам старше 40 лет Никогда не носи их: эти 4 модели пиджаков противопоказаны женщинам старше 40 лет

4 типа пиджаков, которые точно не стоит носить никому

VOICE
Гиены из грота Гауттари погрызли неандертальские кости около 66-65 тысяч лет назад Гиены из грота Гауттари погрызли неандертальские кости около 66-65 тысяч лет назад

Группа ученых представила результаты исследований, проходивших в гроте Гуаттари

N+1
Пассивная агрессия в отношениях: 5 основных проявлений Пассивная агрессия в отношениях: 5 основных проявлений

Как понять, что ваш партнер прибегает к пассивной агрессии?

Psychologies
«Всегда говори „да“»: 13 правил достижения успеха — как не выгореть на полпути и прийти к цели «Всегда говори „да“»: 13 правил достижения успеха — как не выгореть на полпути и прийти к цели

Советы, которые помогут реализовать потенциал

Psychologies
Сияние чистого ужаса Сияние чистого ужаса

«Любовь и смерть»: третья экранизация невероятно киногеничного убийства топором

Weekend
Нейросети дадут роботам трехмерное зрение Нейросети дадут роботам трехмерное зрение

Процесс обучения выходит (или вылетает) на улицу вместе с роботом

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
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
Открыть в приложении