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

Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья

Ученые проанализировали лазуритовые бусины, которые археологи обнаружили в Омане

N+1
Плоды кооперации Плоды кооперации

Финская лодка XO EXPLR 10 Sport на стенде британской компании Arksen

Y Magazine
Повреждения на 30-тысячелетних зубах кроманьонцев объяснили пирсингом Повреждения на 30-тысячелетних зубах кроманьонцев объяснили пирсингом

Антрополог проанализировал повреждения на зубах древних людей

N+1
Нечеловеческие усилия: как битвы роботов способствуют развитию стартапов Нечеловеческие усилия: как битвы роботов способствуют развитию стартапов

Сооснователь Promobot: турнир «Битва роботов» — альтернатива акселераторам

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
Принц Чарльз официально стал королем Карлом III: что это значит для нас? Принц Чарльз официально стал королем Карлом III: что это значит для нас?

Почему даже для иностранцев коронация Карла III — важное событие?

Psychologies
Как Южная Корея ищет баланс между Китаем, Россией и США Как Южная Корея ищет баланс между Китаем, Россией и США

Как Южная Корея пытается сохранить хорошие отношения со всеми странами

Forbes
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
Как правильно создавать промпты для ChatGPT: несколько простых правил Как правильно создавать промпты для ChatGPT: несколько простых правил

Рассказываем о том, как правильно составлять запросы для ChatGPT

CHIP
«Челюсть отвисает от масштаба»: актриса Софья Лебедева о работе c Netfliх и AppleTV+ «Челюсть отвисает от масштаба»: актриса Софья Лебедева о работе c Netfliх и AppleTV+

Актриса Софья Лебедева — о специфике работы с мировыми продакшенами

Forbes
Почему на следующий день после тренировки мы не можем нормально двигаться? Почему на следующий день после тренировки мы не можем нормально двигаться?

Что происходит с телом после тяжелой тренировки?

ТехИнсайдер
Куда податься в Вальпургиеву ночь: 7 «ведьминских» достопримечательностей Куда податься в Вальпургиеву ночь: 7 «ведьминских» достопримечательностей

Главный колдовской «праздник» отмечается в ночь на 1 мая. Где его провести?

Вокруг света
Нейросети дадут роботам трехмерное зрение Нейросети дадут роботам трехмерное зрение

Процесс обучения выходит (или вылетает) на улицу вместе с роботом

ТехИнсайдер
3 досадные ошибки в домашнем уходе, которые необратимо меняют кожу: вердикт дерматолога 3 досадные ошибки в домашнем уходе, которые необратимо меняют кожу: вердикт дерматолога

В каких случаях домашние процедуры по уходу за лицом могут принести больше вреда

VOICE
Курс на позитив Курс на позитив

Почему нам так нравится страдать и как обернуть уныние в свою пользу

Лиза
Мигрирующие нетопыри сориентировались по магнитному полю Земли Мигрирующие нетопыри сориентировались по магнитному полю Земли

Перелетные летучие мыши ориентируются по геомагнитному полю

N+1
Розацеа: как справиться с заболеванием и вернуть красоту Розацеа: как справиться с заболеванием и вернуть красоту

Имеются ли способы эффективной борьбы с розацеа?

Psychologies
Как стоимость терапии влияет на ее процесс и качество: объясняют эксперты Как стоимость терапии влияет на ее процесс и качество: объясняют эксперты

Какова роль денег в психотерапии?

Psychologies
Чайки скопировали выбор пачки чипсов у человека Чайки скопировали выбор пачки чипсов у человека

Редкий пример межвидового социального обучения

N+1
Вам одиноко? Ученые нашли связь между использованием YouTube и повышенным одиночеством Вам одиноко? Ученые нашли связь между использованием YouTube и повышенным одиночеством

Исследователи обнаружили связь между YouTube и повышенным уровнем одиночества

ТехИнсайдер
Малые дозы антибиотиков превратили возбудителя туберкулеза в суперпатоген. Хотя его ДНК не изменилось Малые дозы антибиотиков превратили возбудителя туберкулеза в суперпатоген. Хотя его ДНК не изменилось

Малые дозы антибиотиков вызывают у туберкулезных микобактерий устойчивость

ТехИнсайдер
Как защитить уличную мебель от непогоды: 6 советов по уходу Как защитить уличную мебель от непогоды: 6 советов по уходу

Как следить за уличной мебелью, чтобы она прослужила долгие годы?

ТехИнсайдер
ChatGPT против фрилансеров: сколько бизнес экономит на специалистах благодаря ИИ ChatGPT против фрилансеров: сколько бизнес экономит на специалистах благодаря ИИ

Кого нейросети лишают работы, а кому пока переживать не стоит

Forbes
«Монастырь и тюрьма» «Монастырь и тюрьма»

Места заключения в Западной Европе и в России от Средневековья до модерна

N+1
Четырехкрылый квадрокоптер научили маневрировать с помощью ветра Четырехкрылый квадрокоптер научили маневрировать с помощью ветра

Инженеры из компании Elythor разработали квадрокоптер-конвертоплан

N+1
Магические места силы: как найти свое и что там делать Магические места силы: как найти свое и что там делать

Твоим личным местом силы может стать любое здание!

VOICE
Джейн Фонда. В ожидании смысла Джейн Фонда. В ожидании смысла

Большую часть жизни я искала путь домой... к обретению себя

Караван историй
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 «Стражи Галактики. Часть 3» — лучший кинокомикс (мы уже забыли, с каких пор) Почему «Стражи Галактики. Часть 3» — лучший кинокомикс (мы уже забыли, с каких пор)

Каким получился новый фильм о Звездном Лорде и его команде?

Maxim
Как в американских дата-центрах TikTok обнаружили огромные дыры в безопасности Как в американских дата-центрах TikTok обнаружили огромные дыры в безопасности

Сервера TikTok использовались сотрудниками для майнинга криптовалют

Forbes
Открыть в приложении