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

Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция

Как искусственный белок реагирует на повышение концентрации ионов кальция

N+1
10 лучших игр на Нинтендо Свитч: рейтинг 2023 года 10 лучших игр на Нинтендо Свитч: рейтинг 2023 года

Лучшие игры на Нинтендо 2023 года — 10 шедевров, обязательных к прохождению

CHIP
Разработана первая вакцина от птичьего гриппа для коров Разработана первая вакцина от птичьего гриппа для коров

Ученые разработали первую мРНК-вакцину от птичьего гриппа для коров

ТехИнсайдер
Астрономы нашли прародителя двойной системы черных дыр в соседней галактике Астрономы нашли прародителя двойной системы черных дыр в соседней галактике

Астрономы нашли теснаую двойную систему очень массивных звезд

N+1
Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений

Как отличить истинные чувства от зависимости, способной разрушать нас изнутри?

VOICE
Алгоритмы против инфляции: что такое флэткоины и помогут ли они криптоинвесторам Алгоритмы против инфляции: что такое флэткоины и помогут ли они криптоинвесторам

Флэткоин — это новая криптовалюта, цена которой привязана к стоимости жизни

Forbes
Стесняюсь спросить: почему появляется перхоть и как от нее избавиться Стесняюсь спросить: почему появляется перхоть и как от нее избавиться

Перхоть: почему она возникает и можно ли её вылечить?

Правила жизни
Главные фильмы Канн-2023: новый Скорсезе, драма про Освенцим и дурачества Мишеля Гондри Главные фильмы Канн-2023: новый Скорсезе, драма про Освенцим и дурачества Мишеля Гондри

Главные работы Канн-2023, на которые стоит обратить внимание

Правила жизни
7 приложений для учета расходов и доходов и планирования бюджета 7 приложений для учета расходов и доходов и планирования бюджета

Не понимаете, куда уходят деньги? Эти мобильные приложения для вас

CHIP
Колосс Херсонский Колосс Херсонский

Среди достижений Григория Потёмкина не только военные и любовные победы

Дилетант
«Русское дворянство времен Александра I» «Русское дворянство времен Александра I»

Какими были отношения царя и правящего класса империи

N+1
Целлюлозные губки с наночастицами очистили воду от свинца Целлюлозные губки с наночастицами очистили воду от свинца

Материаловеды разработали фильтры для воды на основе целлюлозных губок

N+1
«Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога «Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога

Как поговорить с партнершей о сокровенном?

Psychologies
«5 уроков, которые я извлекла из психотерапии»: личный опыт «5 уроков, которые я извлекла из психотерапии»: личный опыт

Даже те, кто идет в психологи, не сразу могут оценить пользу психотерапии

Psychologies
Бизоны зализали друг другу раны Бизоны зализали друг другу раны

Бизоны способны заботиться друг о друге

N+1
Черный чай против зеленого: какой полезнее Черный чай против зеленого: какой полезнее

Как черный и зеленый чаи влияют на здоровье?

ТехИнсайдер
А вы знаете, как правильно завести машину с механикой и автоматом? А вы знаете, как правильно завести машину с механикой и автоматом?

Нюансы при запуске двигателя автомобиля

РБК
Экзотика, идеальная картинка, небанальный сюжет: за что мы любим корейские дорамы Экзотика, идеальная картинка, небанальный сюжет: за что мы любим корейские дорамы

Корейские дорамы: что это за жанр и почему его так любят?

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

Кулинарные шоу: увлекательные поглотители времени или полезные помощники?

Psychologies
«Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям «Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям

Кейт Миддлтон допустила редкие откровения о себе и о детях

VOICE
Дмитрий Леонтьев. Якудза, сыр и калькулятор Дмитрий Леонтьев. Якудза, сыр и калькулятор

Глобализация провалилась, и с этим невозможно спорить

4x4 Club
И Джаред Лето — гигантский кот: худшие образы звезд на Met Gala-2023 И Джаред Лето — гигантский кот: худшие образы звезд на Met Gala-2023

В этом году Бал Института костюма выдался богатным на «мемные» аутфиты

VOICE
Что такое pleasure gap и почему женщины получают меньше удовольствия от секса Что такое pleasure gap и почему женщины получают меньше удовольствия от секса

Почему мы все еще далеки от сокращения pleasure gap в сексе?

Forbes
«Сделаться великим человеком»: как Андрей Колмогоров исполнил свой план «с юношеским задором» «Сделаться великим человеком»: как Андрей Колмогоров исполнил свой план «с юношеским задором»

Математик Андрей Колмогоров внес весомый вклад в реформу образования в СССР

Вокруг света
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
Ты да я, да мы с тобой Ты да я, да мы с тобой

Чем заняться с подругой на праздниках

Лиза
Закон Парето, или правило 80/20: как достигать большего при минимальных усилиях Закон Парето, или правило 80/20: как достигать большего при минимальных усилиях

Как работает принцип Парето на практике и почему усердие не всегда окупается?

Forbes
Правила жизни Тины Тернер Правила жизни Тины Тернер

Правила жизни королевы рок-н-ролла Тины Тернер

Правила жизни
При чем здесь вода? Как лишь одна стихия определила политику и верования древних царств При чем здесь вода? Как лишь одна стихия определила политику и верования древних царств

Неожиданный взгляд на отношения человечества с водой

Вокруг света
А с детьми можно? А с детьми можно?

Про путешествия с детьми копий сломано не на одну армию

Новый очаг
Открыть в приложении