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

Астрономы насчитали 55 убегающих звезд из сердца туманности Тарантул Астрономы насчитали 55 убегающих звезд из сердца туманности Тарантул

Астрономы провели перепись убегающих массивных звезд из скопления R136

N+1
Сбой в матрице: эти современные звезды являются точной копией икон старого Голливуда – и как мы не замечали! Сбой в матрице: эти современные звезды являются точной копией икон старого Голливуда – и как мы не замечали!

Некоторые звезды выглядят словно близнецы знаменитостей из прошлого!

VOICE
Единственный протокол стимуляции тета-вспышками уменьшил симптомы шизофрении Единственный протокол стимуляции тета-вспышками уменьшил симптомы шизофрении

Стимуляция тета-вспышками снижает симптоматику у пациентов с шизофренией

N+1
От повитухи до акушерки: как помощь женщинам в родах стала настоящей профессией От повитухи до акушерки: как помощь женщинам в родах стала настоящей профессией

Как совершенствование медпомощи во время родов вытеснило из профессии женщин

Forbes
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Могут ли собаки обгореть на солнце? Могут ли собаки обгореть на солнце?

Как защитить питомца от солнца и что делать, если собака получила солнечный ожог

ТехИнсайдер
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
Отвлекаем внимание Отвлекаем внимание

4 приема в интерьере, которые помогут скрыть ошибки дизайна

Лиза
Так ли хорош сериал «Укрытие», которым восторгаются все кинокритики? Так ли хорош сериал «Укрытие», которым восторгаются все кинокритики?

Сериал «Укрытие»: чем он всем нравится и что с ним не так?

Maxim
Что обозначает категория М в правах и как ее получить. Инструкция Что обозначает категория М в правах и как ее получить. Инструкция

Что означает категория прав М и как ее получить

РБК
«Молчи, а то (не) сбудется»: верна ли теория о материализации мыслей? «Молчи, а то (не) сбудется»: верна ли теория о материализации мыслей?

Откуда появляется убеждение, что если произнести вслух опасения, то оно сбудется

Psychologies
Кто остановит поезда Кто остановит поезда

«Транспневматика» вложит сотни миллионов рублей в производство дисковых тормозов

Эксперт
Гамарджоба, генацвале! Гамарджоба, генацвале!

7 мест, где можно открыть для себя настоящую Грузию

Лиза
В поисках утраченного: почему мы так мало знаем о греческой поэтессе Сапфо В поисках утраченного: почему мы так мало знаем о греческой поэтессе Сапфо

Отрывок из книги «Каталог утраченных вещей»

Forbes
«Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов «Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов

Как сделать все, чтобы ваш сын не мог от вас съехать в будущем?

Psychologies
«Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям «Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям

Кейт Миддлтон допустила редкие откровения о себе и о детях

VOICE
Алиса Боха Алиса Боха

Как одеть всю страну в оверсайз-худи и сделать коллабы со всеми?

Собака.ru
Живые помощники: какие насекомые полезны для сада и как их можно привлечь? Живые помощники: какие насекомые полезны для сада и как их можно привлечь?

Порой настоящие герои не носят плащи — чтобы они не мешали их крыльям!

ТехИнсайдер
Целлюлозные губки с наночастицами очистили воду от свинца Целлюлозные губки с наночастицами очистили воду от свинца

Материаловеды разработали фильтры для воды на основе целлюлозных губок

N+1
Пять крутых мотоциклетных курток, которые нужны даже тем, у кого нет колес Пять крутых мотоциклетных курток, которые нужны даже тем, у кого нет колес

Легенда о том, что байкеры действуют на девушек гипнотически, иногда работает

Maxim
Не седан и без V8. Первый тест-драйв электрического Cadillac Lyriq Не седан и без V8. Первый тест-драйв электрического Cadillac Lyriq

Первый тест-драйв электромобиля Cadillac Lyriq 2023 года

РБК
«Русь, куда ж несешься ты? Дай ответ»: как художник Анатолий Зверев рисовал Гоголя «Русь, куда ж несешься ты? Дай ответ»: как художник Анатолий Зверев рисовал Гоголя

Отрывок из книги «Анатолий Зверев и мировое искусство»

Forbes
«Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию «Я была малолеткой, никто не желал мне помогать»: почему женщины идут в проституцию

Отрывок из книги Роберта Колкера «Исчезнувшие девушки»

Forbes
7 советов, как укротить женский коллектив 7 советов, как укротить женский коллектив

Советы, которые пригодятся любому руководителю женского коллектива

Maxim
Как одеваться мужчине, чтобы скрыть живот: пять ключевых правил Как одеваться мужчине, чтобы скрыть живот: пять ключевых правил

Как одеваться, чтобы живот стал харизматичным элементом имиджа

Maxim
Лучшие фильмы про сумасшедших и душевнобольных. Часть II Лучшие фильмы про сумасшедших и душевнобольных. Часть II

Фильмы о том, как безумие и ментальные проблемы влияют на людей и окружающих

Maxim
Школьник обманом привлёк миллионы на компанию по чистке ковров, а «прогорел» из-за украденных у секретарши $600 Школьник обманом привлёк миллионы на компанию по чистке ковров, а «прогорел» из-за украденных у секретарши $600

Барри Минкоу хотел стать «General Motors в мире клининга» обманным путём

VC.RU
От социального прогресса до манипуляции сознанием: как работает окно Овертона От социального прогресса до манипуляции сознанием: как работает окно Овертона

Как работает концепция окна Овертона

Forbes
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
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
Открыть в приложении