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

РНК-интерференция снизила уровень липопротеина (а) во второй фазе испытаний РНК-интерференция снизила уровень липопротеина (а) во второй фазе испытаний

Ученые: об успехе испытаний препарата на основе малой интерферирующей РНК

N+1
Осторожно: ультраобработано! Осторожно: ультраобработано!

Почему не стоит увлекаться полуфабрикатами

Здоровье
Богатую микофлору носа связали с повышенным риском астмы и аллергического ринита Богатую микофлору носа связали с повышенным риском астмы и аллергического ринита

Богатая микофлора носа повышает вероятность развития аллергии и  астмы

N+1
Принять внутрь: 3 главных компонента для сохранения здоровья и красоты Принять внутрь: 3 главных компонента для сохранения здоровья и красоты

Какие витамины и добавки нужны практически всем?

Правила жизни
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
12 крутейших игр, в которые играли все, кто родился в СССР 12 крутейших игр, в которые играли все, кто родился в СССР

Некоторые игры нашего детства мы как-то успели подзабыть. А ведь это был восторг

Maxim
Правда о переломившемся времени Правда о переломившемся времени

«Смерть Вазир-Мухтара»: Александр Грибоедов как архетип несбывшегося человека

Weekend
Как быстро растут волосы, и что на это влияет Как быстро растут волосы, и что на это влияет

Волосы могут расти как медленнее, так и быстрее. Что на это влияет?

ТехИнсайдер
Следствие ведут биохимики Следствие ведут биохимики

Здесь хранятся уникальные артефакты, связанные с событиями последних веков...

ТехИнсайдер
Почему люди боятся насекомых и пауков Почему люди боятся насекомых и пауков

Так почему мы так боимся насекомых?

ТехИнсайдер
Как заниматься своими финансами и меньше переживать? Стоит узнать! Как заниматься своими финансами и меньше переживать? Стоит узнать!

Как меньше переживать из-за денег?

ТехИнсайдер
«Мерзлая земля»: каким получился сериал, основанный на реальных событиях в Хакасии «Мерзлая земля»: каким получился сериал, основанный на реальных событиях в Хакасии

Тру-крайм «Мерзлая земля» основан на реальных событиях в Хакасии

Forbes
«Любовью можно управлять»: как это делать, чтобы остаться вместе надолго «Любовью можно управлять»: как это делать, чтобы остаться вместе надолго

Как мы сами влияем на продолжительность отношений?

Psychologies
Кто диктует нам моду на еду Кто диктует нам моду на еду

Кулинарные шоу: увлекательные поглотители времени или полезные помощники?

Psychologies
Почему родители забывают детей в машине? Простое объяснение Почему родители забывают детей в машине? Простое объяснение

Исследователи решили понять, как и почему возникает забывчивость

ТехИнсайдер
Электрокапсула впитала жидкость и простимулировала желудок свиньи Электрокапсула впитала жидкость и простимулировала желудок свиньи

Ученые разработали проглатываемую капсулу, которая стимулирует желудок током

N+1
Научиться дозировать Научиться дозировать

Есть способы преодолеть переедание, а заодно и усталость (и нелюбовь к себе)

Psychologies
Экзистенция и искусственный интеллект: почему бастуют сценаристы Экзистенция и искусственный интеллект: почему бастуют сценаристы

Как забастовка Гильдии сценаристов США может отразиться на мире вокруг

РБК
«Я играю стерву. Любите ее и ненавидьте!»: Мария Горбань раскрыла секреты сериала «Звездный суд» «Я играю стерву. Любите ее и ненавидьте!»: Мария Горбань раскрыла секреты сериала «Звездный суд»

Мария Горбань сыграла вместе с Максимом Лагашкиным в комедийном сериале

VOICE
Осознать себя Осознать себя

Как сохранить у ребенка активный интерес к жизни и при этом не выгореть самому?

СНОБ
Почему люди не борются активно с климатическим кризисом? Простой ответ ученых Почему люди не борются активно с климатическим кризисом? Простой ответ ученых

Почему люди не помогают окружающему миру

ТехИнсайдер
Suzuki Vitara и пределы её проходимости Suzuki Vitara и пределы её проходимости

Suzuki Vitara качестве кроссовера хороша не только на асфальте

4x4 Club
Эти хэтчбеки ломаются реже всего. Составлен новый рейтинг Эти хэтчбеки ломаются реже всего. Составлен новый рейтинг

Бюджетные хэтчбеки на вторичном рынке, которые ломаются реже всего

РБК
«Собрания мыслепреступников»: уже несколько лет в Нью-Йорке каждый месяц проходят закрытые встречи клуба пострадавших от «культуры отмены» «Собрания мыслепреступников»: уже несколько лет в Нью-Йорке каждый месяц проходят закрытые встречи клуба пострадавших от «культуры отмены»

Что происходит в стенах «Собраний мыслепреступников»?

Правила жизни
Юрий Башмет: «Ничего не делать — это катастрофа» Юрий Башмет: «Ничего не делать — это катастрофа»

Юрий Башмет — об искусстве дирижирования и о юношеском оркестре

Эксперт
Это вам не кино: ученые назвали растение, которое выживет и даст урожай на Марсе Это вам не кино: ученые назвали растение, которое выживет и даст урожай на Марсе

Сценарий выживания, как в фильме «Марсианин», оказался не самым перспективным

Вокруг света
История сухого закона в СССР История сухого закона в СССР

Борьба с пьянством началась задолго до горбачевской антиалкогольной кампании

Maxim
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
Проверяйте ответы ChatGPT: его надежность пока на низком уровне Проверяйте ответы ChatGPT: его надежность пока на низком уровне

Ученые проверили надежность ответов, которые дают генеративные поисковые системы

ТехИнсайдер
Открыть в приложении