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

Тайваньские макаки поохотились на пчел-листорезов Тайваньские макаки поохотились на пчел-листорезов

Макаки в ботаническом саду Фушань ловят и едят пчел-листорезов

N+1
6 продуктов с высоким содержанием коллагена для здоровья суставов и гладкой кожи 6 продуктов с высоким содержанием коллагена для здоровья суставов и гладкой кожи

Коллаген - очень важный белок для нашего организма

ТехИнсайдер
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
«Я был готов стать отцом»: бывший муж Настасьи Самбурской высказался после рождения первенца «Я был готов стать отцом»: бывший муж Настасьи Самбурской высказался после рождения первенца

Кирилл Дыцевич рассказал, как его изменило отцовство

VOICE
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Почему порой мы ощущаем «бабочек в животе» и что на самом деле означает это чувство? Почему порой мы ощущаем «бабочек в животе» и что на самом деле означает это чувство?

Что, с точки зрения науки, заставляет нас чувствовать бабочек внутри себя?

ТехИнсайдер
Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов

Самцы мамонтов, как и современные слоны, были способны испытывать муст

N+1
Сырная история Сырная история

Как люди научились варить сыры

Вокруг света
Как добиться эффекта Как добиться эффекта

Звездные бьюти-волшебники поделились своими профессиональными секретами

VOICE
Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий) Кто и зачем на самом деле изобрел кириллицу (спойлер — нет, не Кирилл и Мефодий)

Некоторые незыблемые знания не выдерживают столкновения с фактами

Maxim
Захотелось перекусить ночью? 5 продуктов, которые можно себе позволить! Захотелось перекусить ночью? 5 продуктов, которые можно себе позволить!

Вот несколько советов для любителей ночных перекусов

ТехИнсайдер
Долгосрочная память может храниться в мембранах нейронов Долгосрочная память может храниться в мембранах нейронов

Как формируется память, где она находится?

ТехИнсайдер
Радиошум земных вышек мобильной связи оказался недоступен для обнаружения с ближайших звезд Радиошум земных вышек мобильной связи оказался недоступен для обнаружения с ближайших звезд

Утечка излучения от вышек мобильной связи на Земле не может быть обнаружена

N+1
Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом» Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом»

Певица Полина Гагарина — о секретах восстановления и своих увлечениях

Здоровье
От этого пса отказались хозяева! Но с новыми владельцами мопс покорил 48 гор выше 1200 метров От этого пса отказались хозяева! Но с новыми владельцами мопс покорил 48 гор выше 1200 метров

Удивительная история мопса по имени Вуф

ТехИнсайдер
​​Кремлев против МОК: как российский менеджер спровоцировал раскол мирового бокса ​​Кремлев против МОК: как российский менеджер спровоцировал раскол мирового бокса

Как российский чиновник стал причиной раскола мирового бокса

Forbes
Почему сносят диковинный Дом Советов в Калининграде Почему сносят диковинный Дом Советов в Калининграде

Печальная история уникального здания, которое похоже на голову робота

Maxim
От суфражисток до #MeToo: все, что нужно знать о четырех волнах женского движения От суфражисток до #MeToo: все, что нужно знать о четырех волнах женского движения

Женское движение за свою почти двухсотлетнюю историю прошло серьезную эволюцию

Forbes
Зина Портнова: как 15-летняя партизанка убила сотню немецких офицеров и умерла от страшных пыток так никого и не выдав Зина Портнова: как 15-летняя партизанка убила сотню немецких офицеров и умерла от страшных пыток так никого и не выдав

Как пятнадцатилетняя Зина Портнова оказалась в оккупации, но не сдалась

ТехИнсайдер
Идеальный партнер: в чем опасность мифа о единственном подходящем человеке — ответ ученых Идеальный партнер: в чем опасность мифа о единственном подходящем человеке — ответ ученых

Существует ли на свете идеальный партнер?

Psychologies
Дружба с интровертом: на что стоит обратить внимание — 8 принципов Дружба с интровертом: на что стоит обратить внимание — 8 принципов

Чтобы наладить близкое общение с интровертом, достаточно знать несколько фактов

Psychologies
Механизм подражания vs желание выделиться: гештальт-терапевт о том, зачем нам нужна мода Механизм подражания vs желание выделиться: гештальт-терапевт о том, зачем нам нужна мода

Почему мода так важна для некоторых из нас?

Psychologies
Топ-6 нейросетей, которые умеют писать тексты Топ-6 нейросетей, которые умеют писать тексты

Рассказываем о лучших нейросетях, с помощью которых можно написать текст

CHIP
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
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
Кайф или больше? Кайф или больше?

Как побороть свои аддикции?

Men Today
«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
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
«Невинная шалость вылилась в оскорбления»: звезда сериала «Сваты» Олеся Железняк пережила травлю из-за фигуры «Невинная шалость вылилась в оскорбления»: звезда сериала «Сваты» Олеся Железняк пережила травлю из-за фигуры

Олеся Железняк столкнулась с упреками из-за лишнего веса

VOICE
Древнейшие медные изделия севера Центральной Европы изготовили из балканской руды Древнейшие медные изделия севера Центральной Европы изготовили из балканской руды

Из чего люди севера Центральной Европы делали украшения?

N+1
Открыть в приложении