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

Царь ненастоящий! Царь ненастоящий!

Почему ученые отвергли гипотезу об идентификации останков Филиппа II

N+1
«От настоящей любви не бывает больно»: певица Асия и ее возлюбленный Олег Мартышкин — о чувствах и отношениях «От настоящей любви не бывает больно»: певица Асия и ее возлюбленный Олег Мартышкин — о чувствах и отношениях

Что такое любовь? И как сохранять ее несмотря ни на что?

Psychologies
Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна

Почему ни одна из гипотез не может объяснить, как на самом деле «родилась» Луна

Maxim
Скажите Скажите

Такая странная и необычная буква "ы"

ТехИнсайдер
Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты

Исследования выявили ряд интересных фактов, связанных с кофеином

Psychologies
Не волнуйся, а то состаришься! Не волнуйся, а то состаришься!

Психические нарушения способны изнашивать организм не хуже физических

Здоровье
Срочно удали! 8 вещей, которые испортят любой кадр — секреты профессионального фотографа Срочно удали! 8 вещей, которые испортят любой кадр — секреты профессионального фотографа

Разбираемся с главными ошибками, которые портят 90% снимков

VOICE
Нейросеть получила удобный интерфейс редактирования изображений Нейросеть получила удобный интерфейс редактирования изображений

Ученые создали инструмент для редактирования объектов на изображении

N+1
Лариса Голубкина: «Смешно слушать некоторые рассказы об Андрее Миронове» Лариса Голубкина: «Смешно слушать некоторые рассказы об Андрее Миронове»

Лариса Голубкина не утратила способности смеяться над собой

Коллекция. Караван историй
Почему болит голова: причины, симптомы и лечение Почему болит голова: причины, симптомы и лечение

Причин головной боли множество, и некоторые из них требуют обращения к врачу

ТехИнсайдер
Антагонист обонятельных рецепторов защитил людей от неприятного запаха Антагонист обонятельных рецепторов защитил людей от неприятного запаха

Антагонист обонятельных рецепторов конкурентно ингибировал соединения серы

N+1
Улетный обед: все, что вы хотели знать о питании на борту самолета Улетный обед: все, что вы хотели знать о питании на борту самолета

Как и в каком виде питание попадает на борт самолета? Чем питается экипаж?

ТехИнсайдер
Жесткие против гибких Жесткие против гибких

Sunreef запатентовала технологию интеграции гибких панелей в композитный корпус

Y Magazine
«Россия в глобальном конфликте XVIII века» «Россия в глобальном конфликте XVIII века»

Семилетняя война и российское общество

N+1
От легенды о Харламове до сказки о Рокки: лучшие художественные фильмы о спорте От легенды о Харламове до сказки о Рокки: лучшие художественные фильмы о спорте

20 лучших спортивных фильмов, которые стоит пересмотреть в межсезонье

Forbes
Не жена, а «мамочка» Не жена, а «мамочка»

Некоторые женщины не замечают, что воспитывают своего мужа

Лиза
Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду» Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду»

Иван Добронравов рассказал о сложностях съемок в сериале «Вика-ураган»

VOICE
Кофе и сигареты. Кого и что любил Иосиф Бродский Кофе и сигареты. Кого и что любил Иосиф Бродский

Бродский любил выпить, хорошо поесть и жить не мог без кошек и женщин

СНОБ
Лучшие лайфхаки для дома и не только: 7 удивительных применений суперклея Лучшие лайфхаки для дома и не только: 7 удивительных применений суперклея

Некоторые лайфхаки могут показаться вам странными, однако они правда работают!

ТехИнсайдер
Залог здоровой жизни! Узнайте четыре привычки большинства долгожителей Залог здоровой жизни! Узнайте четыре привычки большинства долгожителей

Что нужно учесть, чтобы прожить долгую и здоровую жизнь?

ТехИнсайдер
Поражающая способность Чернобыля: что такое ионизирующее излучение и можно ли бороться с последствиями его воздействия Поражающая способность Чернобыля: что такое ионизирующее излучение и можно ли бороться с последствиями его воздействия

Явление, которое называют «радиацией», несет две главные угрозы для здоровья

Вокруг света
Насколько проработаны ваши травмы? Насколько проработаны ваши травмы?

Мы предлагаем проверить, насколько вы проработали свои травмы

Psychologies
Как рассчитать расход топлива, от чего он зависит и можно ли сэкономить Как рассчитать расход топлива, от чего он зависит и можно ли сэкономить

Можно ли сэкономить на заправке и что влияет на расход топлива?

РБК
Больцман на танцполе Больцман на танцполе

Исследовали ли физики мош? Я вышел в интернет с таким вопросом

N+1
На 5 градусов ближе к выздоровлению: как холод помогает сращивать сломанные кости? На 5 градусов ближе к выздоровлению: как холод помогает сращивать сломанные кости?

Чтобы вылечить, нужно заморозить

Вокруг света
Генетики обнаружили древнейших зараженных чумой в Британии Генетики обнаружили древнейших зараженных чумой в Британии

ДНК бактерий нашли в зубах трех человек, живших около четырех тысяч лет назад

N+1
Красавицы 90-х: куда пропали девушки Бонда, которых ты успела забыть Красавицы 90-х: куда пропали девушки Бонда, которых ты успела забыть

Роль возлюбленной главного шпиона мира еще не дает гарантию вечной славы

VOICE
Чем отличается белок из обычных продуктов и протеиновых добавок? Стоит узнать! Чем отличается белок из обычных продуктов и протеиновых добавок? Стоит узнать!

В чем разница между белком из протеиновых добавок и прямых источников?

ТехИнсайдер
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
Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений

Как распознать первые признаки деструктивных отношений?

Psychologies
Открыть в приложении