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

«Научное волонтерство: Делаем науку вместе» «Научное волонтерство: Делаем науку вместе»

К каким исследованиям ученые впервые привлекли добровольцев

N+1
Удары судьбы: что помогает нам подняться? Удары судьбы: что помогает нам подняться?

Выжить психически порой куда труднее, чем физически

Psychologies
Мухи-журчалки начали точно подражать осам уже 33 миллиона лет назад Мухи-журчалки начали точно подражать осам уже 33 миллиона лет назад

Ученые обнаружили ископаемую муху-журчалку, которая подражала окраске ос

N+1
Медицинский каннабис помог справиться с болью при онкологии Медицинский каннабис помог справиться с болью при онкологии

Как препараты медицинского каннабиса облегчают симптомы онкологии

N+1
Как набрать мышечную массу согласно науке: секреты рельефного тела Как набрать мышечную массу согласно науке: секреты рельефного тела

Набор мышечной массы – это не просто про штангу и куриную грудку

ТехИнсайдер
Родителям на заметку! Разговор с младенцем влияет на силу нервных сигналов в мозге Родителям на заметку! Разговор с младенцем влияет на силу нервных сигналов в мозге

Ученые обнаружили связь между уровнями речи взрослых и младенческим «миелином»

ТехИнсайдер
Древний причал Фанагории построили из импортного камня Древний причал Фанагории построили из импортного камня

Строительный материал в Фанагорию везли из разных мест

N+1
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
Яблони в цвету. какое чудо! Яблони в цвету. какое чудо!

Декоративные яблони — садовая группа, переживающая новый расцвет

Наука и жизнь
«В детстве мне снилось, что я нахожусь среди темнокожих людей»: как живется в африканской глубинке миссионеру из Ростова-на-Дону «В детстве мне снилось, что я нахожусь среди темнокожих людей»: как живется в африканской глубинке миссионеру из Ростова-на-Дону

Команда волонтеров оказывает помощь жителям уголков Кении, Танзании и ДР Конго

Вокруг света
В Шёнингене обнаружили 300-тысячелетние следы ног вымерших людей В Шёнингене обнаружили 300-тысячелетние следы ног вымерших людей

Ученые исследовали отпечатки ног, обнаруженные в местности Шёнинген

N+1
Недоверие и контроль: 5 нездоровых шаблонов отношений, вызванных детскими травмами Недоверие и контроль: 5 нездоровых шаблонов отношений, вызванных детскими травмами

Типичные сценарии отношений, которые складываются из-за неблагополучия в детстве

Psychologies
Виден нам берег турецкий Виден нам берег турецкий

Турция заняла четвертое место по объему строящихся яхт длиной от 24 м

Y Magazine
Как зарабатывать больше денег? Надо изучать философию в университете! Как зарабатывать больше денег? Надо изучать философию в университете!

Специалисты по философии зарабатывают больше денег, чем многие их сверстники

ТехИнсайдер
Как роботы работают в команде без человека Как роботы работают в команде без человека

Метод позволяет эффективно организовать действия нескольких роботов

ТехИнсайдер
Прекратите это немедленно! 6 ошибок при уборке, из-за которых в доме становится еще грязнее Прекратите это немедленно! 6 ошибок при уборке, из-за которых в доме становится еще грязнее

Эти ошибки просто перечеркивают все ваши старания в уборке!

ТехИнсайдер
Почему женщины ненавидят друг друга: 3 причины Почему женщины ненавидят друг друга: 3 причины

Что побуждает женщин соревноваться друг с другом — даже при хороших отношениях?

Psychologies
Почему стигматизация женского алкоголизма мешает избавляться от зависимости Почему стигматизация женского алкоголизма мешает избавляться от зависимости

Почему гендерные стереотипы усугубляют женский алкоголизм

Forbes
Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт

Процент людей с водительскими правами значительно снизился с 1980-х годов

ТехИнсайдер
Эмоциональная зависимость Эмоциональная зависимость

Как выявить зависимость и избавиться от нее раз и навсегда?

Лиза
Власть женщин: правда и мифы о матриархате Власть женщин: правда и мифы о матриархате

Откуда взялся миф о матриархате и какие задачи могут решать современные женщины

Psychologies
Токсично или отлично? Токсично или отлично?

По каким признакам распознать здоровые отношения и как их построить?

Лиза
12 крутейших игр, в которые играли все, кто родился в СССР 12 крутейших игр, в которые играли все, кто родился в СССР

Некоторые игры нашего детства мы как-то успели подзабыть. А ведь это был восторг

Maxim
Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Узбекистан, Казахстан, Монголия Что посмотреть в ближайшем зарубежье: Узбекистан, Казахстан, Монголия

Кристина Резникова собрала гид по соседним с Россией безвизовым странам

РБК
Почему болит голова: причины, симптомы и лечение Почему болит голова: причины, симптомы и лечение

Причин головной боли множество, и некоторые из них требуют обращения к врачу

ТехИнсайдер
Боль в висках. Почему возникает и 6 способов быстро от нее избавиться Боль в висках. Почему возникает и 6 способов быстро от нее избавиться

Причин боли в висках много – от усталости до серьезных заболеваний

Лиза
Арахисовый пластырь вылечил детей от аллергии Арахисовый пластырь вылечил детей от аллергии

Пластырь с арахисовым антигеном снижает чувствительность к арахису у детей

N+1
Сотрудничество, прощение и благодарность: 6 правил жизни счастливых пар — станьте одной из них Сотрудничество, прощение и благодарность: 6 правил жизни счастливых пар — станьте одной из них

Чем отличаются счастливые пары от нездоровых?

Psychologies
Русский тур Русский тур

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

Вокруг света
В IT в доверие: как молодые преподаватели решат проблему подготовки айтишников В IT в доверие: как молодые преподаватели решат проблему подготовки айтишников

Как ассистенты преподавателей помогут индустрии IT утолить кадровый голод

Forbes
Открыть в приложении