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

Палеогенетики прочитали ДНК представителя первых земледельцев Северного Кавказа Палеогенетики прочитали ДНК представителя первых земледельцев Северного Кавказа

Палеогенетики проанализировали геном представителя дарквети-мешоковской культуры

N+1
На гребне волны На гребне волны

Рассматриваем самые востребованные профессии

Лиза
Астрономы впервые отыскали двойную звезду вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути Астрономы впервые отыскали двойную звезду вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы обнаружили двойную звездную систему вблизи черной дыры Стрелец А*

N+1
7 приложений для сна, которые помогут высыпаться лучше 7 приложений для сна, которые помогут высыпаться лучше

Попробуйте скачать одно из этих приложений, чтобы сон стал более эффективным

CHIP
От ситцевой до бриллиантовой: как называются разные годовщины свадеб и откуда взялись такие названия От ситцевой до бриллиантовой: как называются разные годовщины свадеб и откуда взялись такие названия

Годовщины свадьбы: с чем связаны их названия и какие не принято отмечать?

ТехИнсайдер
Остроумные, меткие и мудрые мысли Омара Хайяма, которые стыдно не знать Остроумные, меткие и мудрые мысли Омара Хайяма, которые стыдно не знать

Эти мысли Омара Хайяма просто стыдно не знать, мы выбрали их из тысячи

Maxim
Волки, зараженные этим паразитом, многократно повышают свои шансы стать вожаками стаи Волки, зараженные этим паразитом, многократно повышают свои шансы стать вожаками стаи

Заражение паразитом повышает вероятность того, что волки станут вожаками

ТехИнсайдер
Ты да я, да мы с тобой Ты да я, да мы с тобой

Чем заняться с подругой на праздниках

Лиза
«Я был готов стать отцом»: бывший муж Настасьи Самбурской высказался после рождения первенца «Я был готов стать отцом»: бывший муж Настасьи Самбурской высказался после рождения первенца

Кирилл Дыцевич рассказал, как его изменило отцовство

VOICE
Чем отличается белок из обычных продуктов и протеиновых добавок? Стоит узнать! Чем отличается белок из обычных продуктов и протеиновых добавок? Стоит узнать!

В чем разница между белком из протеиновых добавок и прямых источников?

ТехИнсайдер
Сергей Вялов: «Поджелудочная железа создана с большим запасом прочности и может многое выдержать, но даже при этом мы умудряемся её угробить» Сергей Вялов: «Поджелудочная железа создана с большим запасом прочности и может многое выдержать, но даже при этом мы умудряемся её угробить»

Всегда ли боль в животе связана с желудком и можно ли вылечить гастрит?

Здоровье
Парализованный паренек из Люберец: зачем Алла Пугачева прикидывалась мужчиной и чем это закончилось Парализованный паренек из Люберец: зачем Алла Пугачева прикидывалась мужчиной и чем это закончилось

Сценарий фильма «Женщина, которая поет» писали под Аллу Пугачеву

VOICE
Почему скорпионы светятся в темноте? Почему скорпионы светятся в темноте?

Скорпионы светятся в темноте и при ультрафиолетовом освещении! Зачем?

ТехИнсайдер
Кремль раскритиковал проект закона о праве регионов решать судьбу бездомных животных Кремль раскритиковал проект закона о праве регионов решать судьбу бездомных животных

ГПУ высказало критические замечания к законопроекту о бездомных животных

Forbes
Мнение эксперта: из-за ИИ в мире будет меньше профессионалов и «больше лузеров». Согласны? Мнение эксперта: из-за ИИ в мире будет меньше профессионалов и «больше лузеров». Согласны?

Правительства должны поддержать работников, которые потеряли работу из-за ИИ

ТехИнсайдер
Кризис старения: 7 способов принять неизбежное — найдите новый смысл Кризис старения: 7 способов принять неизбежное — найдите новый смысл

Как принять грядущий уход и найти цель, чтобы продолжать радоваться

Psychologies
Планета по имени Инна Планета по имени Инна

Бывают актеры способные, бывают талантливые, а иногда случаются — великие

Караван историй
Ни в коем случае не выбрасывайте их! 5 гениальных идей, как использовать ключи-кольца от жестяных банок в быту Ни в коем случае не выбрасывайте их! 5 гениальных идей, как использовать ключи-кольца от жестяных банок в быту

«Ушки» банок действительно могут пригодиться в быту — ловите 5 идей!

ТехИнсайдер
«Безос. Человек, создавший Amazon»: почему фильм о миллиардере оказался таким скучным «Безос. Человек, создавший Amazon»: почему фильм о миллиардере оказался таким скучным

Почему «Безос. Человек, создавший Amazon» совершенно не оправдывает ожидания

Forbes
«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
8 продуктов для сияющей кожи лица 8 продуктов для сияющей кожи лица

Наш внешний вид и наше здоровье зависит от питания

ТехИнсайдер
«Меня уже заменили другой»: Алена Ашмарина рассталась с отцом своих двух дочерей «Меня уже заменили другой»: Алена Ашмарина рассталась с отцом своих двух дочерей

Алена Ашмарина рассказала о разрыве с отцом своих детей

VOICE
Как распознать манипуляции со стороны партнера и остановить их Как распознать манипуляции со стороны партнера и остановить их

Что делать, если вы столкнулись с манипуляцией со стороны партнера?

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

Кулинарные шоу: увлекательные поглотители времени или полезные помощники?

Psychologies
Как Варвара Кашеварова-Руднева стала врачом, несмотря на запреты и травлю Как Варвара Кашеварова-Руднева стала врачом, несмотря на запреты и травлю

К женщинам-врачам в Российской империи относились с откровенным предубеждением

Forbes
Осваиваем Луну: кто побеждает в многолетней гонке за освоение спутника Земли Осваиваем Луну: кто побеждает в многолетней гонке за освоение спутника Земли

Кто станет лидером лунной гонки, ведь на пятки американцам наступает Китай?

ТехИнсайдер
Какие тайны скрывают названия автопроизводителей Какие тайны скрывают названия автопроизводителей

Времена, когда компании брали фамилию основателя, давно прошли

4x4 Club
Полифония сюрреализма: 15 скрытых символов на картине Дали «Мадонна Порт-Льигата» Полифония сюрреализма: 15 скрытых символов на картине Дали «Мадонна Порт-Льигата»

Работы Сальвадора Дали наполнены символами и аллегориями

Вокруг света
«Бесит, когда актриса отталкивает мой язык»: Гоша Куценко рассказал о постельных сценах в кино «Бесит, когда актриса отталкивает мой язык»: Гоша Куценко рассказал о постельных сценах в кино

Гоша Куценко откровенно высказался об интимной стороне профессии

VOICE
Весенние хиты Весенние хиты

Почаще ешь ранние овощи и зелень – сила живых витаминов может творить чудеса

Лиза
Открыть в приложении