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

Гремучие змеи попили воды с тел сородичей Гремучие змеи попили воды с тел сородичей

Герпетологи изучили, как зеленые гремучники собирают дождевую воду

N+1
Как носить джинсовку этим летом: 4 крутых способа от стилиста Как носить джинсовку этим летом: 4 крутых способа от стилиста

С чем можно комбинировать джинсовку, чтобы выглядеть неотразимо?

VOICE
Психоскопия ближнего поля Психоскопия ближнего поля

Даже за совсем умозрительной фантастикой может скрываться серьезная научная база

N+1
7 ошибок в споре с рассерженным человеком 7 ошибок в споре с рассерженным человеком

Как вести себя с рассерженными людьми, чтобы не усугубить ситуацию?

Psychologies
Ирландская загадочность, стиль и бездонные голубые глаза: 7 лучших фильмов с Киллианом Мерфи Ирландская загадочность, стиль и бездонные голубые глаза: 7 лучших фильмов с Киллианом Мерфи

Самые знаковые работы харизматичного актера Киллиана Мерфи

Psychologies
«Олейну» разливает новый собственник «Олейну» разливает новый собственник

Последний российский актив Bunge продан с 50 %-ным дисконтом

Агроинвестор
Работа горя: 6 фильмов, которые учат проживать потерю Работа горя: 6 фильмов, которые учат проживать потерю

Что такое утрата и какие шаги помогают ее пережить

Psychologies
Волшебное сокровище? Небольшой клад с тысячелетними монетами нашли в лесу Италии Волшебное сокровище? Небольшой клад с тысячелетними монетами нашли в лесу Италии

Расследование выявило 175 римских монет возрастом 2000 лет

ТехИнсайдер
Какие горячие напитки были популярны на Руси? Какие горячие напитки были популярны на Руси?

Ирина Кирилина рассказала, чем утоляли жажду на Руси

Культура.РФ
Почему люди боятся насекомых и пауков Почему люди боятся насекомых и пауков

Так почему мы так боимся насекомых?

ТехИнсайдер
Культурный гид по Владикавказу: что смотреть и куда идти в столице Северной Осетии Культурный гид по Владикавказу: что смотреть и куда идти в столице Северной Осетии

Исследуем столицу Северной Осетии: интересные старые и новые локации

Forbes
Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений

Как распознать первые признаки деструктивных отношений?

Psychologies
Отпускной набор Отпускной набор

Возможно ли не набирать вес даже в отеле «всё включено»?

Новый очаг
Метеорит упал на жилой дом в США: возможно, это часть кометы Галлея Метеорит упал на жилой дом в США: возможно, это часть кометы Галлея

Космический объект размером с картофелину врезался в крышу американского дома

ТехИнсайдер
«Мир, дружба, жвачка»: 5 разновидностей дружеских отношений «Мир, дружба, жвачка»: 5 разновидностей дружеских отношений

Рассмотрим несколько видов дружбы и посмотрим на их характерные черты и отличия

Psychologies
Экспериментальный препарат защитил мозг мышей от ВИЧ-инфекции Экспериментальный препарат защитил мозг мышей от ВИЧ-инфекции

Молекула преодолела гематоэнцефалический барьер

N+1
«Краткая история равенства» «Краткая история равенства»

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

N+1
Уроки сербского Уроки сербского

Милош Бикович — о тех уроках, которые ему преподнесла жизнь

Men Today
Русский тур Русский тур

Как коровы из Месопотамии пришли на Русский Север, выжили и не замерзли

Вокруг света
Вопрос-ответ Вопрос-ответ

Откуда взялась Луна, заразен ли рак и другие вопросы

Вокруг света
Бои без правил Бои без правил

Почему дети дерутся, и как это прекратить?

Здоровье
Поддерживать, но не потакать: как помочь близкому, страдающему зависимостью Поддерживать, но не потакать: как помочь близкому, страдающему зависимостью

Важно четко осознать разницу между поддержкой зависимого человека и потаканием

Psychologies
Подсудное дело: первый обвиняемый по «закону Родченкова» признал свою вину Подсудное дело: первый обвиняемый по «закону Родченкова» признал свою вину

Forbes.Спорт рассказывает о первом в истории деле по антидопинговому закону

Forbes
Пекинское время Пекинское время

Советские автомобили на выставках в Китае

Автопилот
Весенние хиты Весенние хиты

Почаще ешь ранние овощи и зелень – сила живых витаминов может творить чудеса

Лиза
Археологи обнаружили в Омане уникальную массовую гробницу 7000-летней давности Археологи обнаружили в Омане уникальную массовую гробницу 7000-летней давности

Группа археологов обнаружила гробницу времен неолита

ТехИнсайдер
13 самых проблемных подержанных автомобилей. Все они продаются в России 13 самых проблемных подержанных автомобилей. Все они продаются в России

Какие подержанные автомобили грозят проблемами с ремонтом своим владельцам

РБК
Современный московский Современный московский

Светлый лёгкий интерьер в квартире с нестандартной планировкой

SALON-Interior
Генералы песчаных карьеров Генералы песчаных карьеров

Шагающие экскаваторы, или драглайны, – самые большие мобильные наземные машины

ТехИнсайдер
Сейсмическую активность вулкана Йеллоустоун исполнят на рок-концерте! Послушали бы? Сейсмическую активность вулкана Йеллоустоун исполнят на рок-концерте! Послушали бы?

Ученые планируют создать «рок»-музыку, задействуя сейсмическую активность

ТехИнсайдер
Открыть в приложении