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

Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном

Как инженеры создали робота-прыгуна массой меньше грамма

N+1
Не развлечения ради, а образования для: 15 самых живописных детских железных дорог России Не развлечения ради, а образования для: 15 самых живописных детских железных дорог России

Что такое детские железные дороги и зачем они нужны?

Вокруг света
Секрет похудения, который заключается не в голодании или подсчете калорий Секрет похудения, который заключается не в голодании или подсчете калорий

Какое воздействие на организм окажет один день без углеводов?

ТехИнсайдер
Партия, сменяемость власти и открытость: в чем секрет китайской модели развития Партия, сменяемость власти и открытость: в чем секрет китайской модели развития

Что представляет собой китайский путь развития страны?

Forbes
Эмоциональный интеллект Эмоциональный интеллект

Новое представление о том, что значит быть «умным»

kiozk originals
Что почитать о вселенной и других мирах: 6 современных книг космической фантастики Что почитать о вселенной и других мирах: 6 современных книг космической фантастики

Современная космическая фантастика о далеких далеких галактиках

ТехИнсайдер
Всегда в активе! Всегда в активе!

Правда ли тренировки заряжают энергией?

Лиза
Отметить свадьбу так, чтобы удивить всех Отметить свадьбу так, чтобы удивить всех

Последние годы всё больше молодожёнов выбирают нетрадиционные свадьбы

Здоровье
10 способов пережить одиночество 10 способов пережить одиночество

Лайфхаки, которые помогут скрасить ваше одиночество

Psychologies
Почему легкие свистят и стоит ли переживать по этому поводу? Почему легкие свистят и стоит ли переживать по этому поводу?

Почему появляется свист при дыхании?

ТехИнсайдер
10 по-настоящему страшных ужастиков без скримеров (ну почти) 10 по-настоящему страшных ужастиков без скримеров (ну почти)

Эти хорроры пугают своей атмосферой, историей и персонажами

Maxim
Заигрались в стартаперов: почему закрылась социальная сеть для счастливых Happyō Заигрались в стартаперов: почему закрылась социальная сеть для счастливых Happyō

Почему компании Happyō не удалось закрепиться на рынке?

Forbes
«Все считали, что меня опекает состоятельный муж, но за нашу жизнь я расплатилась сполна» «Все считали, что меня опекает состоятельный муж, но за нашу жизнь я расплатилась сполна»

«Каждый человек, который приходит в твою жизнь, становится учителем»

Psychologies
Могут ли собаки улыбаться или смеяться Могут ли собаки улыбаться или смеяться

Что означает собачья «улыбка»?

ТехИнсайдер
10 лучших корейских дорам, которые понравятся каждому. Часть II 10 лучших корейских дорам, которые понравятся каждому. Часть II

Самые интересные корейские сериалы разных жанров, от мелодрам до хорроров

Maxim
Увольнение в никуда или нелюбимая работа: как сделать правильный выбор Увольнение в никуда или нелюбимая работа: как сделать правильный выбор

О том, как грамотно принимать решение об увольнении и в чем искать опору

Psychologies
Производство Toyota FJ Cruiser официально прекращено. А жаль Производство Toyota FJ Cruiser официально прекращено. А жаль

История странноватого внедорожника Toyota FJ Cruiser

4x4 Club
Буккальный массаж лица: инструкция, противопоказания и советы экспертов Буккальный массаж лица: инструкция, противопоказания и советы экспертов

Буккальный массаж лица: как он работает?

РБК
Фантазия, она — моя Фантазия, она — моя

Прокладываем кратчайший путь к самым ярким оргазмам

Men Today
«Ревность усиливает желание»: правда ли это — размышления психоаналитика «Ревность усиливает желание»: правда ли это — размышления психоаналитика

Может ли ревность оживить отношения?

Psychologies
«Елена Андреевна — это роль на вырост» «Елена Андреевна — это роль на вырост»

Светлана Колпакова в спектакле «Дядя Ваня» открывается зрителям с новой стороны

OK!
«Элина говорила: «Я умею держать себя в руках. Никто не должен видеть меня слабой», — рассказывает родная сестра Элины Быстрицкой София Шегельман «Элина говорила: «Я умею держать себя в руках. Никто не должен видеть меня слабой», — рассказывает родная сестра Элины Быстрицкой София Шегельман

О детстве, первых шагах в профессии и других событиях из жизни Элины Быстрицкой

Караван историй
Секрет вечной молодости: как Сергей Воронов решил омолодить все человечество пересадкой обезьяньих яиц Секрет вечной молодости: как Сергей Воронов решил омолодить все человечество пересадкой обезьяньих яиц

Громкие и страшные опыты профессора Воронова

ТехИнсайдер
6 продуктов, от которых советуют отказаться нейробиологи для здоровья мозга 6 продуктов, от которых советуют отказаться нейробиологи для здоровья мозга

Наши пищевые привычки также играют большую роль в здоровье мозга

ТехИнсайдер
ИИ сможет предсказать политические предпочтения людей? «Мышление» ChatGPT поразило ученых ИИ сможет предсказать политические предпочтения людей? «Мышление» ChatGPT поразило ученых

ИИ может отвечать на сложные вопросы так же, как реальный человек

ТехИнсайдер
Дофамин, окситоцин, серотонин и эндорфин: химия счастья — как заставить работать нужные гормоны Дофамин, окситоцин, серотонин и эндорфин: химия счастья — как заставить работать нужные гормоны

Как научиться контролировать и провоцировать радостные чувства?

Psychologies
Надувной квадрокоптер ударился о стену и отскочил Надувной квадрокоптер ударился о стену и отскочил

Надувная рама убережет дрон от разрушений при столкновениях

N+1
«Эту сумку мне муж купил»: как материальная зависимость от мужчины ограничивает женскую свободу «Эту сумку мне муж купил»: как материальная зависимость от мужчины ограничивает женскую свободу

Почему финансовая зависимость может стать проблемой и как избежать этого?

Psychologies
Александр Чулок: «Ведь не граблями и вилами строить новую экономику» Александр Чулок: «Ведь не граблями и вилами строить новую экономику»

Заглядываем в будущее вместе с экономистом и прогнозистом Александром Чулоком

РБК
«Я почувствовала, что теперь это мой ребенок»: как стать хорошей мачехой «Я почувствовала, что теперь это мой ребенок»: как стать хорошей мачехой

Отрывок из книги «Моя Лола. Записки мать-и-мачехи»

Psychologies
Открыть в приложении