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

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
Странные факты о саке, которое вовсе не водка Странные факты о саке, которое вовсе не водка

Саке премиального качества появилось только во второй половине XX века

Maxim
Напряженное слушание заставило людей напрячь ушные мышцы Напряженное слушание заставило людей напрячь ушные мышцы

Как ушные мышцы, отвечающие за шевеление ушей, реагируют на напряженное слушание

N+1
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
Как научиться довольствоваться тем, что есть, и перестать сравнивать свою жизнь с чужими Как научиться довольствоваться тем, что есть, и перестать сравнивать свою жизнь с чужими

Как перестать вечно гнаться за идеалом?

ТехИнсайдер
Тянем-потянем Тянем-потянем

10 самых эффективных упражнений для поясницы (помогут снять боль в спине)

Лиза
Как одеваться мужчине, чтобы скрыть живот: пять ключевых правил Как одеваться мужчине, чтобы скрыть живот: пять ключевых правил

Как одеваться, чтобы живот стал харизматичным элементом имиджа

Maxim
5 примеров того, как научные открытия влияли на искусство 5 примеров того, как научные открытия влияли на искусство

Как научные открытия находили свое отражение в изобразительном искусстве

СНОБ
Что происходит с телом, когда мы пропускаем приемы пищи Что происходит с телом, когда мы пропускаем приемы пищи

Как организм реагирует на пропущенный прием пищи психически и физически

ТехИнсайдер
Подмена эмоций: как распознать у себя рэкетные чувства Подмена эмоций: как распознать у себя рэкетные чувства

Из-за чего происходят рэкетные чувства и как разобраться в себе?

VOICE
Планетологи заподозрили существование подповерхностных океанов на четырех крупных спутниках Урана Планетологи заподозрили существование подповерхностных океанов на четырех крупных спутниках Урана

Спутники Урана могут обладать остаточными подповерхностными океанами

N+1
Признаки женщины, которую не забудет не один мужчина Признаки женщины, которую не забудет не один мужчина

Спросили у психолога, как оставить в душе любого мужчины неизгладимый след

VOICE
Шум не мешает пониманию прочитанного, но влияет скорость чтения Шум не мешает пониманию прочитанного, но влияет скорость чтения

Влияние звукового и визуального шума на обработку информации во время чтения

ТехИнсайдер
Трон ждет: как выглядят наследники королевских семей со всего мира Трон ждет: как выглядят наследники королевских семей со всего мира

Как выглядят наследники трона и потомки монархов?

VOICE
«Я расплакалась после отъезда из России»: Яна Троянова призналась, что эмигрировала во Францию «Я расплакалась после отъезда из России»: Яна Троянова призналась, что эмигрировала во Францию

Яна Троянова устраивает жизнь во Франции

VOICE
Рога и копыта Рога и копыта

Памятники быкам можно обнаружить по всей планете

Вокруг света
Через «долину смерти»: на создание отечественного лекарства от Паркинсона нет денег Через «долину смерти»: на создание отечественного лекарства от Паркинсона нет денег

Препарат «Проттремин» для лечения болезни Паркинсона оказался перспективным

Forbes
7 лучших ролей Алексея Серебрякова 7 лучших ролей Алексея Серебрякова

Алексей Серебряков — человек поразительно долгой карьеры

Maxim
Не только поэт: как Омар Хайям двигал науку вперед Не только поэт: как Омар Хайям двигал науку вперед

История знаменитого философа, сочинителя и ученого Омара Хайяма

Вокруг света
Сейсмическую активность вулкана Йеллоустоун исполнят на рок-концерте! Послушали бы? Сейсмическую активность вулкана Йеллоустоун исполнят на рок-концерте! Послушали бы?

Ученые планируют создать «рок»-музыку, задействуя сейсмическую активность

ТехИнсайдер
Как выбрать купальник под тип фигуры: 8 ошибок, которые допускают все женщины - мнение стилиста Как выбрать купальник под тип фигуры: 8 ошибок, которые допускают все женщины - мнение стилиста

Пляжный сезон не за горами, и пора бы серьезно задуматься о летней "униформе"

VOICE
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
Они живые и светятся Они живые и светятся

Зачем червям система биолюминесценции?

Наука и жизнь
Натуральное автохозяйство Натуральное автохозяйство

Импортозамещение, технологический суверенитет и другие актуальные понятия

Автопилот
Почему мужчине легче похудеть, чем женщине? Дело в гормонах, и вот как они мешают сбросить вес Почему мужчине легче похудеть, чем женщине? Дело в гормонах, и вот как они мешают сбросить вес

Ученые провели эксперимент и узнали, почему мужчины худеют быстрее женщин

Вокруг света
10 лучших сериалов про сумасшедших, душевнобольных и психбольницы 10 лучших сериалов про сумасшедших, душевнобольных и психбольницы

10 проектов, о том, как безумие и ментальные проблемы влияют на людей

Maxim
Что для вас значит еда? Что для вас значит еда?

За дверью холодильника скрываются не только продукты! Она открывает наши тайны

Psychologies
Любите чипсы? Психолог рассказала, какие чипсы выбирают люди с разными характерами Любите чипсы? Психолог рассказала, какие чипсы выбирают люди с разными характерами

Пачка чипсов может послужить почвой для размышлений о личности

Правила жизни
Зависть — это бомба замедленного действия. Что делать, если вы завидуете другим Зависть — это бомба замедленного действия. Что делать, если вы завидуете другим

Что такое зависть, как с ней обходиться и использовать ее энергию во благо

Psychologies
Плоды кооперации Плоды кооперации

Финская лодка XO EXPLR 10 Sport на стенде британской компании Arksen

Y Magazine
Открыть в приложении