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

Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений

Как двукрылые насекомые распространяют семена

N+1
10 фильмов, которые притворяются плохими, а на самом деле классные 10 фильмов, которые притворяются плохими, а на самом деле классные

Каверзные кинокартины, которые обманывают зрителя, делая ему хорошо

Maxim
Ученые объяснили, как мозг решает убегать или замереть Ученые объяснили, как мозг решает убегать или замереть

Какой нейронный переключатель контролирует реакцию животных на угрозу?

ТехИнсайдер
От апашей до китайской триады: самые известные преступные банды мира в жизни и в кино От апашей до китайской триады: самые известные преступные банды мира в жизни и в кино

Cамые громкие имена преступного мира, которые стали героями фильмов и сериалов

СНОБ
Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций

Математик Энди Рейнольдс, возможно, разгадал тайну птичьих мурмураций

ТехИнсайдер
Алексей Никитин Алексей Никитин

Алексей Никитин с детства мыслил кадрами, структурирующими истории

Правила жизни
Кокетство конспирации: посмотрите, что умудрялись прятать в книгах 500 лет назад Кокетство конспирации: посмотрите, что умудрялись прятать в книгах 500 лет назад

Издавна в книгах скрывали секретное, прятали краденое, утаивали запретное

Вокруг света
Школьник обманом привлёк миллионы на компанию по чистке ковров, а «прогорел» из-за украденных у секретарши $600 Школьник обманом привлёк миллионы на компанию по чистке ковров, а «прогорел» из-за украденных у секретарши $600

Барри Минкоу хотел стать «General Motors в мире клининга» обманным путём

VC.RU
10 самых провальных российских фильмов XXI века 10 самых провальных российских фильмов XXI века

Про половину из этих убыточных кинолент вы даже не слышали

Maxim
Одиночество не приговор: 3 шага, чтобы выстроить счастливые отношения Одиночество не приговор: 3 шага, чтобы выстроить счастливые отношения

Как стать счастливее, правильно выстраивая социальные связи

Psychologies
«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
Инженеры сделали полностью мягкий электродвигатель Инженеры сделали полностью мягкий электродвигатель

Этот электродвигатель можно сдавливать и растягивать во время работы

N+1
Привередливость в еде: черта характера, избалованность или расстройство пищевого поведения? Привередливость в еде: черта характера, избалованность или расстройство пищевого поведения?

Как отличить простую привередливость в еде и РПП?

Psychologies
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
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
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
Только для своих: как и почему изменилось восприятие дома Только для своих: как и почему изменилось восприятие дома

Что на самом деле говорят о нас тенденции в обустройстве дома?

Psychologies
Woorie Woorie

Woorie начала создавать свой хит «Капучино с маршмэллоу», когда ей было 16

Правила жизни
10 странных фактов о теле человека, которые мало кто знает 10 странных фактов о теле человека, которые мало кто знает

Человек светится в темноте, производит алкоголь и несет килограммы бактерий

Maxim
«Убийца «Священный паук» — леденящий триллер о том, как иранское общество оправдывало маньяка «Убийца «Священный паук» — леденящий триллер о том, как иранское общество оправдывало маньяка

Чего ждать от фильма «Убийца «Священный паук» Али Аббаси

Правила жизни
Разрушитель порядка Разрушитель порядка

Попробуем нарисовать исторический портрет князя Потёмкина

Дилетант
Русский дом Русский дом

Основательница ludi_architects и владелец CUBE X познакомились на выставке

Собака.ru
Что сделать, чтобы муж перестал пить? Как психолог отвечает на такой запрос Что сделать, чтобы муж перестал пить? Как психолог отвечает на такой запрос

Иногда запрос — только вершина айсберга, под которым скрывается семейная история

Psychologies
Дорогу педагогу. Как родителям понять учителей Дорогу педагогу. Как родителям понять учителей

В чем ошибаются педагоги и как родителям найти с ними общий язык

СНОБ
Почти 20 лет спустя: как сейчас выглядят герои культовой комедии нулевых Почти 20 лет спустя: как сейчас выглядят герои культовой комедии нулевых

Что стало с актерами "Евротура"?

VOICE
Где находится исток Нила? Спустя тысячи лет никто не нашел ответа на этот вопрос Где находится исток Нила? Спустя тысячи лет никто не нашел ответа на этот вопрос

Происхождение вод Нила завораживало древних египтян и до сих пор не изучено

ТехИнсайдер
Почему может быть опасно носить чужие украшения? Почему может быть опасно носить чужие украшения?

Есть определённые нюансы ношения украшений, которые ранее принадлежали другим

VOICE
Рыжеволосые ведьмы и левши-злодеи: как рождались предрассудки о внешности Рыжеволосые ведьмы и левши-злодеи: как рождались предрассудки о внешности

Некоторые из этих опасных стереотипов забылись не полностью

Вокруг света
Пчелиная хватка Пчелиная хватка

«Рой»: триллер-пародия на все жанры поп-культуры разом

Weekend
Австралийские клопы обмазались липким растительным соком ради охоты Австралийские клопы обмазались липким растительным соком ради охоты

Один из немногих примеров, когда насекомые используют инструменты для охоты

N+1
Открыть в приложении