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

Жидкий свет сымитировал черную дыру Жидкий свет сымитировал черную дыру

Как ученые заставили поток поляритонов вести себя подобно черной дыре

N+1
Теломеры протеев удлинились с возрастом Теломеры протеев удлинились с возрастом

При постоянной температуре теломеры в клетках протея удлиняются с возрастом

N+1
В будущем зубы можно будет «лечить» волосами В будущем зубы можно будет «лечить» волосами

Есть ли способ восстанавливать поврежденные зубы?

ТехИнсайдер
Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте

Почему советские власти пытались замолчать трагедию о Холокосте

Forbes
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
В основании ассирийского зиккурата нашли прибалтийский янтарь. Его положили под стену 4000 лет назад В основании ассирийского зиккурата нашли прибалтийский янтарь. Его положили под стену 4000 лет назад

Такие древние находки янтаря так далеко от Балтики встречаются крайне редко

ТехИнсайдер
Деменция на подходе: как распознать болезнь — 8 признаков Деменция на подходе: как распознать болезнь — 8 признаков

Как не пропустить деменцию?

Psychologies
Ученые обнаружили аномальную активность в мозгу человека перед самой смертью — но не знают, с чем именно столкнулись Ученые обнаружили аномальную активность в мозгу человека перед самой смертью — но не знают, с чем именно столкнулись

В последние минуты жизни мозг генерирует всплеск электрической активности

ТехИнсайдер
Мнение экспертов: Марс должны покорять женщины-астронавты, а не мужчины. Вот почему! Мнение экспертов: Марс должны покорять женщины-астронавты, а не мужчины. Вот почему!

Исследование показало, что женщины лучше приспособлены для космический миссий

ТехИнсайдер
Маргарита Ронжина: «Одиночка». Дебютный роман о послеродовой депрессии Маргарита Ронжина: «Одиночка». Дебютный роман о послеродовой депрессии

Отрывок из сложного романа о том, как мать-одиночка пытается научиться жить

СНОБ
Великий грааль Антарктиды: как российские ученые пытаются проникнуть в тайны подледного озера Восток Великий грааль Антарктиды: как российские ученые пытаются проникнуть в тайны подледного озера Восток

Существует ли жизнь в озере Восток?

Вокруг света
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
Прозрачная вода и никакой слизи: как почистить дачный бассейн перед летом Прозрачная вода и никакой слизи: как почистить дачный бассейн перед летом

Как поддерживать бассейн в чистоте, чтобы он не стал местом размножения бактерий

ТехИнсайдер
Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом» Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом»

Певица Полина Гагарина — о секретах восстановления и своих увлечениях

Здоровье
Почему обычно распадаются браки: 4 главные причины — узнайте, как этого не допустить Почему обычно распадаются браки: 4 главные причины — узнайте, как этого не допустить

Причиной разводов чаще всего становятся четыре стандартные проблемы

Psychologies
Что символизируют животные в русских сказках? Что символизируют животные в русских сказках?

Сказки о животных считаются самым древним видом народных сказок

Культура.РФ
У 14-летней девочки отобрали телефон. В отместку она подожгла общежитие и убила 19 детей! У 14-летней девочки отобрали телефон. В отместку она подожгла общежитие и убила 19 детей!

Девушка разозлилась и подожгла общежитие после того, как у нее отобрали телефон

ТехИнсайдер
В древнеримских некрополях Бейрута нашли останки мигрантов В древнеримских некрополях Бейрута нашли останки мигрантов

Биоархеологи провели анализ костей и зубов, раскопанных в некрополях Бейрута

N+1
Как открыть свое сердце: советы Илсе Санд Как открыть свое сердце: советы Илсе Санд

Почему мы находим тысячу аргументов, чтобы не сокращать дистанцию?

Psychologies
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
Начать питаться осознанно Начать питаться осознанно

Как использовать приложения для тренировки сознательного пищевого поведения

Psychologies
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
И твоя мама тоже: «Все страхи Бо» с Хоакином Фениксом — странный и жуткий фильм Ари Астера о том, как родители губят детей И твоя мама тоже: «Все страхи Бо» с Хоакином Фениксом — странный и жуткий фильм Ари Астера о том, как родители губят детей

Фильм «Все страхи Бо» мучительно интересно смотреть — и разбирать

Правила жизни
Перезагрузка Перезагрузка

Проверь, каких витаминов тебе не хватает

Лиза
Правила жизни Ильи Кабакова Правила жизни Ильи Кабакова

Правила жизни советского и американского художника-концептуалиста Ильи Кабакова

Правила жизни
Косметический шум: что это такое и почему тебе давно пора от него избавиться Косметический шум: что это такое и почему тебе давно пора от него избавиться

Мы сталкиваемся с косметическим шумом ежедневно

VOICE
Приложение усилий: что происходит на рынке мобильной разработки в России Приложение усилий: что происходит на рынке мобильной разработки в России

Тренды на рынке мобильной разработки: на что нужно обратить внимание заказчикам

Forbes
Хорошо забытое старое Хорошо забытое старое

Брюква, толокно и другие продукты, которые мы больше не едим, а зря

Лиза
«Моя жизнь: до изгнания»: читаем фрагмент автобиографии художника Михаила Шемякина «Моя жизнь: до изгнания»: читаем фрагмент автобиографии художника Михаила Шемякина

Шесть небольших глав книги Михаила Шемякина «Моя жизнь: до изгнания»

Правила жизни
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