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

Силиконовая трубка с лекарством помогла бороться с раком мочевого пузыря изнутри Силиконовая трубка с лекарством помогла бороться с раком мочевого пузыря изнутри

Ка работает система доставки препарата для лечения рака мочевого пузыря

N+1
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
Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке

Пауки все еще плетут паутину в условиях микрогравитации?

Inc.
Король на Aston Martin. Какие автомобили любит новый британский монарх Король на Aston Martin. Какие автомобили любит новый британский монарх

Как и его покойная мать Елизавета II, Карл III известен любовью к автомобилям

РБК
Как быстро возбудить девушку: 12 способов (гид, который стоит держать под рукой) Как быстро возбудить девушку: 12 способов (гид, который стоит держать под рукой)

Не знаете, как быстро возбудить девушку до предела? Вы по адресу!

Playboy
Как открыть свое сердце: советы Илсе Санд Как открыть свое сердце: советы Илсе Санд

Почему мы находим тысячу аргументов, чтобы не сокращать дистанцию?

Psychologies
О чём говорят «мурашки»? О чём говорят «мурашки»?

Почему кожа иногда становится «гусиной»?

Здоровье
Заигрывания с историей: почему сериал «Царица Клеопатра» оскорбил Египет Заигрывания с историей: почему сериал «Царица Клеопатра» оскорбил Египет

Почему сериал «Царица Клеопатра» вызвал такую бурную реакцию?

Forbes
Томмазо Спадолини Томмазо Спадолини

Видение мира, в котором мы живем, отражается на наших проектах

Y Magazine
Как справиться с негативными эмоциями на работе: 5 способов справиться с гневом — извлеките выгоду Как справиться с негативными эмоциями на работе: 5 способов справиться с гневом — извлеките выгоду

Как справиться со злостью на рабочем месте и даже использовать ее во благо?

Psychologies
«Мне повезло, что я остался жив»: Дольф Лундгрен впервые рассказал о тяжелой борьбе с онкологией «Мне повезло, что я остался жив»: Дольф Лундгрен впервые рассказал о тяжелой борьбе с онкологией

Дольф Лундгрен поделился шокирующими откровениями о своем здоровье

VOICE
Просто лучшая: как Тина Тернер одевалась на сцене и в жизни — и оставалась иконой Просто лучшая: как Тина Тернер одевалась на сцене и в жизни — и оставалась иконой

Тина Тернер была невероятно цельной и могла зарядить всех и каждого.

Правила жизни
Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны Аномальный астероид на орбите Земли может быть древним осколком Луны

Луна — не единственное тело, вращающееся вокруг Земли

ТехИнсайдер
8 продуктов, которые не дадут заснуть, если вы съедите их вечером 8 продуктов, которые не дадут заснуть, если вы съедите их вечером

Список продуктов, которые нужно исключить из своего ночного меню

Psychologies
Что символизируют животные в русских сказках? Что символизируют животные в русских сказках?

Сказки о животных считаются самым древним видом народных сказок

Культура.РФ
Штаны из тента для палатки: как джинсы за 150 лет превратились из спецовки в самую популярную одежду в мире Штаны из тента для палатки: как джинсы за 150 лет превратились из спецовки в самую популярную одежду в мире

История брюк, без которых невозможно представить современный гардероб

Вокруг света
5 ягод, которые несут максимальную пользу здоровью 5 ягод, которые несут максимальную пользу здоровью

Давайте узнаем о пользе пяти самых популярных ягод!

ТехИнсайдер
«Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов «Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов

Как сделать все, чтобы ваш сын не мог от вас съехать в будущем?

Psychologies
Урожай без хлопот Урожай без хлопот

Итак, наметим фронт посадочных работ на июнь

Лиза
Генетики проанализировали ДНК 240 видов млекопитающих и нашли их исключительные черты Генетики проанализировали ДНК 240 видов млекопитающих и нашли их исключительные черты

Чем все млекопитающие похожи друг на друга?

ТехИнсайдер
«Я стала ее злейшим врагом»: Анастасия Волочкова обиделась на дочь, которая запретила звезде появляться на выпускном «Я стала ее злейшим врагом»: Анастасия Волочкова обиделась на дочь, которая запретила звезде появляться на выпускном

Ариадна Волочкова удивила мать

VOICE
Как развивается российская гостиничная индустрия Как развивается российская гостиничная индустрия

Как гостиницы приспособились к новой реальности?

РБК
Дерзкие кудри Дерзкие кудри

Секреты здоровья вьющихся волос. 7 правил для идеальных локонов

Лиза
Режиссер Александр Сокуров —  Forbes: «Режимное государство нуждается в гениях» Режиссер Александр Сокуров —  Forbes: «Режимное государство нуждается в гениях»

Какую задачу решают власти, устраивая массовые гонения на деятелей культуры?

Forbes
Чем труднее задача, тем глубже морщинка между бровей Чем труднее задача, тем глубже морщинка между бровей

Как реагируют определенные мышцы лица, когда человек размышляет

ТехИнсайдер
«Красные метки — возможность переговоров»: как Ставрос Ниархос собирал свою коллекцию «Красные метки — возможность переговоров»: как Ставрос Ниархос собирал свою коллекцию

Отрывок из книги «Великие коллекционеры нашего времени. Франция и США»

Forbes
«Убывающий мир» «Убывающий мир»

Отрывок из книги «Убывающий мир» Алексея Конакова

N+1
Никогда не носи их: эти 4 модели пиджаков противопоказаны женщинам старше 40 лет Никогда не носи их: эти 4 модели пиджаков противопоказаны женщинам старше 40 лет

4 типа пиджаков, которые точно не стоит носить никому

VOICE
Я — сноб: дизайнер Евгения Линович Я — сноб: дизайнер Евгения Линович

Евгения Линович о том, как она проведет лето и на что ей не хватает времени

СНОБ
Эти кувшины купили на барахолке за 25 долларов и потом продали за 75 тысяч! Вот что в них особенного Эти кувшины купили на барахолке за 25 долларов и потом продали за 75 тысяч! Вот что в них особенного

Кувшины династии Цин XVIII века были найдены покупателем комиссионного магазина

ТехИнсайдер
Открыть в приложении