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

Ураган «Мария» вынудил геликонии сменить опылителей Ураган «Мария» вынудил геликонии сменить опылителей

Ураган «Мария» изменил состав опылителей у двух видов местных геликоний

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
«Джеймс Уэбб» заподозрил наличие экзогиганта у близкого белого карлика «Джеймс Уэбб» заподозрил наличие экзогиганта у близкого белого карлика

«Джеймс Уэбб» обнаружил избыток инфракрасного излучения от WD 0310–688

N+1
Об этике применения программных средств с элементами искусственного интеллекта Об этике применения программных средств с элементами искусственного интеллекта

Как пересекаются этика и искусственный интеллект?

Эксперт
4 японских принципа, которые спасут вас от тревоги 4 японских принципа, которые спасут вас от тревоги

Как думаете, что можно назвать лучшим лекарством от тревожности?

Psychologies
Правила жизни Тины Тернер Правила жизни Тины Тернер

Правила жизни королевы рок-н-ролла Тины Тернер

Правила жизни
Стражи Галактики: Джеймс Ганн трогательно прощается с любимой бандой аутсайдеров вселенной Marvel Стражи Галактики: Джеймс Ганн трогательно прощается с любимой бандой аутсайдеров вселенной Marvel

Какой получилась третья часть «Стражей галактики»

Правила жизни
На пути к крепкому и здоровому сну: 7 главных причин пробуждений по ночам и как с ними справиться На пути к крепкому и здоровому сну: 7 главных причин пробуждений по ночам и как с ними справиться

Что заставляет нас просыпаться посреди ночи?

ТехИнсайдер
Парк открыт Парк открыт

Любые сложности стоят роскошных ландшафтов национальных парков России

Новый очаг
Русский тур Русский тур

Как коровы из Месопотамии пришли на Русский Север, выжили и не замерзли

Вокруг света
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
Закрыли урну головой бога: посмотрите на скульптуру К'Авиила, это первая подобная находка в Мексике Закрыли урну головой бога: посмотрите на скульптуру К'Авиила, это первая подобная находка в Мексике

В непроходимых джунглях Юкатана каждый год находят тысячи артефактов майя

Вокруг света
Фотограф Playboy рассказал, как делал откровенные снимки Памелы Андерсон, Деми Мур, Шэрон Стоун и других знаменитостей Фотограф Playboy рассказал, как делал откровенные снимки Памелы Андерсон, Деми Мур, Шэрон Стоун и других знаменитостей

Фотограф Стивен Вайда рассказал интимные подробности горячих съемок

Maxim
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
Зонотрихии отключили чувствительные к магнитному полю нейроны на время отдыха в период миграции Зонотрихии отключили чувствительные к магнитному полю нейроны на время отдыха в период миграции

Нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции

N+1
Оставаться нельзя выбраться Оставаться нельзя выбраться

Как выйти из френдзоны

Лиза
Загадочная покупательница кофе, работа с бывшим и мечты о космосе — истории о клиентах от предпринимателей в День предпринимателя Загадочная покупательница кофе, работа с бывшим и мечты о космосе — истории о клиентах от предпринимателей в День предпринимателя

Из любого опыта и взаимодействия можно извлечь полезный урок!

Inc.
Осьминоги и кальмары «пробуют» окружающий мир своими щупальцами — и у них совершенно разные вкусы Осьминоги и кальмары «пробуют» окружающий мир своими щупальцами — и у них совершенно разные вкусы

Ученые исследовали рецепторы на присосках кальмаров и осьминогов

ТехИнсайдер
Инструктаж от стилиста: как выбрать платье на лето, чтобы спрятать животик Инструктаж от стилиста: как выбрать платье на лето, чтобы спрятать животик

Фасоны платьев, в которых ты будешь чувствовать себя отлично и уверенно

VOICE
Три десятилетия московской архитектуры: от капромантизма к будущему Три десятилетия московской архитектуры: от капромантизма к будущему

Разбираемся, что появилось в Москве в эпоху стихийной застройки

РБК
Геологи посчитали глобальную толщину и плотность коры Марса Геологи посчитали глобальную толщину и плотность коры Марса

В среднем марсианская кора намного толще земной или лунной

ТехИнсайдер
Что такое «синдром счастливчика» и почему позитивное мышление не всегда полезно Что такое «синдром счастливчика» и почему позитивное мышление не всегда полезно

Способно ли позитивное мышление изменить жизнь человека?

Maxim
Точка роста Точка роста

Московская квартира с жизнеутверждающим сочетанием белого и цвета сочной зелени

SALON-Interior
Какая поза для сна «самая полезная» Какая поза для сна «самая полезная»

Ваша поза во сне может повлиять на его качество, а также на ваше самочувствие

ТехИнсайдер
«Я причинил боль жене и детям»: Арнольд Шварценеггер пожалел об измене Марии Шрайвер с домработницей «Я причинил боль жене и детям»: Арнольд Шварценеггер пожалел об измене Марии Шрайвер с домработницей

Арнольд Шварценеггер до сих пор чувствует вину перед 67-летней бывшей женой

VOICE
Где берут энергию бактерии подледных озер Антарктиды Где берут энергию бактерии подледных озер Антарктиды

Как в условиях Антарктиды работает углеродный цикл?

ТехИнсайдер
Магические законы денег: притягиваем финансовое благополучие Магические законы денег: притягиваем финансовое благополучие

Как действовать, чтобы деньги на счету и в кошельке никогда не переводились?

VOICE
«Моя жизнь: до изгнания»: читаем фрагмент автобиографии художника Михаила Шемякина «Моя жизнь: до изгнания»: читаем фрагмент автобиографии художника Михаила Шемякина

Шесть небольших глав книги Михаила Шемякина «Моя жизнь: до изгнания»

Правила жизни
Детская травма или избалованность? Как расцветают нарциссы Детская травма или избалованность? Как расцветают нарциссы

Кто эти родители, чье обращение к ребенку влечет за собой нарциссизм?

Psychologies
Как перестать опаздывать? Как перестать опаздывать?

«Синдром опаздывания»: почему он возникает и что с этим делать?

Psychologies
Открыть в приложении