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

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
Посмотрите на эти удивительные поезда из разных стран! Прокатились бы? Посмотрите на эти удивительные поезда из разных стран! Прокатились бы?

Как путешествуют на поездах жители Германии, Швейцарии, Японии и Австралии

ТехИнсайдер
Орхидея отрастила «палец» для самоопыления Орхидея отрастила «палец» для самоопыления

Как орхидея адаптировалась к нехватке опылителей в темном подлеске

N+1
Мигрирующие нетопыри сориентировались по магнитному полю Земли Мигрирующие нетопыри сориентировались по магнитному полю Земли

Перелетные летучие мыши ориентируются по геомагнитному полю

N+1
Шаги на чердаке: жуткая история о нераскрытом убийстве в Хинтеркайфеке Шаги на чердаке: жуткая история о нераскрытом убийстве в Хинтеркайфеке

Более 100 лет назад на ферме Андреаса Грубера произошла страшная трагедия

ТехИнсайдер
Повысить либидо: 4 упражнения для возвращения желания Повысить либидо: 4 упражнения для возвращения желания

Упражнения, которые помогут повысить либидо

Psychologies
Простые 4 привычки, которые улучшат вашу креативность. Вам это нужно! Простые 4 привычки, которые улучшат вашу креативность. Вам это нужно!

Не самые замысловатые рутинные дела увеличат уровень вашей креативности

ТехИнсайдер
Оставаться нельзя выбраться Оставаться нельзя выбраться

Как выйти из френдзоны

Лиза
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
Почему у Hyundai Creta есть будущее, а у Bentley Bentayga нет Почему у Hyundai Creta есть будущее, а у Bentley Bentayga нет

Автомобили повторяют судьбу мобильных телефонов

4x4 Club
Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом» Полина Гагарина: «Я всё больше становлюсь домоседом»

Певица Полина Гагарина — о секретах восстановления и своих увлечениях

Здоровье
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
Бизоны зализали друг другу раны Бизоны зализали друг другу раны

Бизоны способны заботиться друг о друге

N+1
Противоположности притягиваются? Истории любви непохожих друг на друга людей Противоположности притягиваются? Истории любви непохожих друг на друга людей

Действительно ли очень разные люди могут сблизиться и быть вместе?

Psychologies
«При ближайшем рассмотрении оба оказались упырями»: история России глазами нечисти «При ближайшем рассмотрении оба оказались упырями»: история России глазами нечисти

Отрывок из книги Даниэль Бергер «О нечисти и не только»

Psychologies
Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет

Комплексная этическая основа для использования ИИ в здравоохранении и медицине

ТехИнсайдер
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
Пластический хирург — о поиске «своего» врача и пациентах-мужчинах Пластический хирург — о поиске «своего» врача и пациентах-мужчинах

Поговорили с Юрием Мирзабекяном о мифах вокруг пластической хирургии

РБК
Враг рабства, исследователь Африки и «певец» британской исключительности: как вошел в историю Давид Ливингстон Враг рабства, исследователь Африки и «певец» британской исключительности: как вошел в историю Давид Ливингстон

Кто такой и чем прославился Давид Ливингстон

Вокруг света
Для комаров создали Для комаров создали

Комары, по-видимому, предпочитают определенные особенные человеческие запахи

ТехИнсайдер
«Наш дом не здесь»: как сейчас меняется жизнь россиян в Грузии «Наш дом не здесь»: как сейчас меняется жизнь россиян в Грузии

Что думают переехавшие в Грузию россияне, изменились ли их настроения

Forbes
Любовь после фарфоровой свадьбы: советы людей, которые прожили вместе 20 лет и больше Любовь после фарфоровой свадьбы: советы людей, которые прожили вместе 20 лет и больше

Как пожилым парам удается оставаться вместе так долго?

VOICE
Как родители-манипуляторы мешают самореализации выросших детей Как родители-манипуляторы мешают самореализации выросших детей

Как суметь помочь себе и перестать вестись на детские паттерны поведения?

Psychologies
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
Искусство жить не напрягаясь: несколько правил французской эффективности Искусство жить не напрягаясь: несколько правил французской эффективности

Отрывок из книги «Французское искусство жить не напрягаясь»

Forbes
Сколько яиц в день можно съедать, чтобы не стать жертвой их пяти опасных побочных эффектов Сколько яиц в день можно съедать, чтобы не стать жертвой их пяти опасных побочных эффектов

Яйца считаются отличным источником белка в меню. Но есть пара нюансов!

VOICE
Кто проживает на дне океана: странные фанатские теории о Губке Бобе Кто проживает на дне океана: странные фанатские теории о Губке Бобе

Собрали несколько забавных (и не очень) фанатских теорий о Губке Бобе

Правила жизни
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
Ностальгия по СССР: как менялось отношение россиян к распаду Советского Союза Ностальгия по СССР: как менялось отношение россиян к распаду Советского Союза

О том, почему ностальгия по СССР усиливается с годами

Forbes
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
Открыть в приложении