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

Неандертальцы сделали ретушеры из костей пещерного льва Неандертальцы сделали ретушеры из костей пещерного льва

Неандертальцы изготавливали предметы из костей пещерных львов

N+1
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
Утерянный 5000 лет назад: ученые воскресили древнейший в мире синтетический краситель. Зачем он нужен? Утерянный 5000 лет назад: ученые воскресили древнейший в мире синтетический краситель. Зачем он нужен?

Откуда взялся яркий, насыщенный синий цвет в Древнем Египте

Inc.
История одного дома История одного дома

Дизайнер Евгения Жданова об истории дома и сада, на которые набрела случайно

Новый очаг
Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований

Почему сахар провоцирует воспаления клеток?

ТехИнсайдер
Рога и копыта Рога и копыта

Памятники быкам можно обнаружить по всей планете

Вокруг света
Спустя 54 года канадец наконец-то смог закончить университет! Зачем же он учился? Спустя 54 года канадец наконец-то смог закончить университет! Зачем же он учился?

71-летний мужчина побил рекорд по продолжительности пребывания студентом

ТехИнсайдер
Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу

Изобретение из Lego в десятки раз дешевле, чем современные биопринтеры

Вокруг света
Морской царь юрского океана был вдвое больше косаток Морской царь юрского океана был вдвое больше косаток

Челюсти этого плиозавра были мощнее, чем у ти-рекса

ТехИнсайдер
По магнитной картинке мозга можно прочесть жесты человека. И безо всякой трепанации По магнитной картинке мозга можно прочесть жесты человека. И безо всякой трепанации

Магнитная картинка мозга позволила «прочитать» активность мозга без трепанации

ТехИнсайдер
Как общаться с человеком, который все время спорит? Как общаться с человеком, который все время спорит?

Возможно ли вообще добиться конструктивного диалога со спорящим собеседником?

Psychologies
Никита Демидов, патриарх оборонзаказа Никита Демидов, патриарх оборонзаказа

Никита Демидов — настоящий патриарх отечественной тяжёлой промышленности

Дилетант
Как распознать детскую травму по поведению человека: 9 признаков Как распознать детскую травму по поведению человека: 9 признаков

Травма детства способна определять привычки и поведение во взрослой жизни

Psychologies
Режиссер Егор Перегудов: Театр проходит циклы своего развития и умирает Режиссер Егор Перегудов: Театр проходит циклы своего развития и умирает

О преодолении кризиса и проблеме режиссерских лабораторий

СНОБ
Все чувства в одной тарелке Все чувства в одной тарелке

Почему мы ищем утешение в тарелке и как наладить гармоничные отношения с едой?

Psychologies
Мир, который построил Шухов Мир, который построил Шухов

Самые значимые работы инженера Владимира Шухова

Культура.РФ
Катя Гущина Катя Гущина

Иллюстратор, комиксист, картограф – все это о Кате Гущиной

Правила жизни
Обновление классики: к 5 языкам любви добавились еще два Обновление классики: к 5 языкам любви добавились еще два

Как выразить любовь вашему спутнику?

VOICE
Компьютер, работающий на водяных волнах, учится предсказывать будущее Компьютер, работающий на водяных волнах, учится предсказывать будущее

Ученые создали компьютер, который использует вместо процессора проточную воду

ТехИнсайдер
Лучший попутчик. Правила путешествия с собакой Лучший попутчик. Правила путешествия с собакой

Для собаки путешествие – это новый мир!

4x4 Club
Острые психические расстройства: каковы факторы риска Острые психические расстройства: каковы факторы риска

Обстоятельства, которые могут увеличить вероятность психических заболеваний

Psychologies
«Мы много выдержали и готовы выдержать больше»: как живут женщины в Нагорном Карабахе «Мы много выдержали и готовы выдержать больше»: как живут женщины в Нагорном Карабахе

Как женщины в Нагорном Карабахе поддерживают друг друга

Forbes
«Ньюмба» уходит в отрыв «Ньюмба» уходит в отрыв

Nyumba стала для южноафриканской верфи Southern Wind важной вехой

Y Magazine
Дмитрий Леонтьев. Якудза, сыр и калькулятор Дмитрий Леонтьев. Якудза, сыр и калькулятор

Глобализация провалилась, и с этим невозможно спорить

4x4 Club
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
ТОП-5 многолетников ТОП-5 многолетников

С этими красивыми и неприхотливыми цветами сразу заиграет любой участок

Лиза
Жизнь сов: почему мы любим ночь Жизнь сов: почему мы любим ночь

Чем привлекает нас романтика темного времени суток?

Psychologies
С поля на собственную полку С поля на собственную полку

Зачем агропроизводителям нужна своя розница

Агроинвестор
Как в России появились первые покровители художников и возникла мода на меценатство Как в России появились первые покровители художников и возникла мода на меценатство

Меценаты, которые оставили своим потомкам внушительное наследство

СНОБ
Пять крутых мотоциклетных курток, которые нужны даже тем, у кого нет колес Пять крутых мотоциклетных курток, которые нужны даже тем, у кого нет колес

Легенда о том, что байкеры действуют на девушек гипнотически, иногда работает

Maxim
Открыть в приложении