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

Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль

Почему может развиться хроническая боль на фоне снижения массы тела

N+1
Полезное расставание: как превратить неудачу в успех — мнение психолога Полезное расставание: как превратить неудачу в успех — мнение психолога

Даже из расставания можно вынести пользу

Psychologies
Ученые нашли «внеземную» химию под крупнейшими литиевыми залежами на Земле Ученые нашли «внеземную» химию под крупнейшими литиевыми залежами на Земле

Химический состав литиевых рассолов резко отличается от привычных соленых вод

Inc.
Направленная эволюция: ученые сделали колонии дрожжей в 20 000 раз крупнее и в 10 000 раз прочнее Направленная эволюция: ученые сделали колонии дрожжей в 20 000 раз крупнее и в 10 000 раз прочнее

Ученые проводят долгосрочный эксперимент по эволюции в лабораторных условиях

ТехИнсайдер
«Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину» «Болезни Империи. Как пытки рабов и зверства во время войн изменили медицину»

Почему во время Крымской войны большинство солдат погибало в госпиталях

N+1
Из России за титулом: как бывшие звезды РПЛ сделали «Наполи» чемпионом Италии Из России за титулом: как бывшие звезды РПЛ сделали «Наполи» чемпионом Италии

Как «Наполи» стал чемпионом Италии по футболу впервые за 33 года

Forbes
«Наш дом не здесь»: как сейчас меняется жизнь россиян в Грузии «Наш дом не здесь»: как сейчас меняется жизнь россиян в Грузии

Что думают переехавшие в Грузию россияне, изменились ли их настроения

Forbes
Инженеры научили робомедузу переносить предметы Инженеры научили робомедузу переносить предметы

Инженеры разработали робомедузу с актуаторами на жидком диэлектрике

N+1
Почему негативные эмоции и поступки невозможно скрыть — ни от себя, ни от окружающих Почему негативные эмоции и поступки невозможно скрыть — ни от себя, ни от окружающих

Люди в большинстве своем считывают то, как мы относимся к ним

Psychologies
Николай Фоменко: самые смешные правила жизни Николай Фоменко: самые смешные правила жизни

Фантастической энергии человек Николай Фоменко

Maxim
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
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
Планета по имени Инна Планета по имени Инна

Бывают актеры способные, бывают талантливые, а иногда случаются — великие

Караван историй
«Как сказать мужчине, чего мне хочется?»: 3 совета сексолога «Как сказать мужчине, чего мне хочется?»: 3 совета сексолога

Как откровенно разговаривать со своим партнером?

Psychologies
Отечественные фильмы, получившие самые престижные награды за границей Отечественные фильмы, получившие самые престижные награды за границей

Оскар и Канны были отнюдь не равнодушные к фильмам из СССР

Maxim
Колосс Херсонский Колосс Херсонский

Среди достижений Григория Потёмкина не только военные и любовные победы

Дилетант
«Стоит ли возвращаться к бывшему партнеру?»: 3 простых напоминания тем, кто сомневается «Стоит ли возвращаться к бывшему партнеру?»: 3 простых напоминания тем, кто сомневается

Когда прошлое зовет, не отвечайте, оно не скажет ничего нового

Psychologies
«Отношения должны принять иную форму»: 5 шагов, чтобы расстаться осознанно, — история семейного психотерапевта «Отношения должны принять иную форму»: 5 шагов, чтобы расстаться осознанно, — история семейного психотерапевта

Возможно ли объединить понятия «осознанность» и «расставание»?

Psychologies
«Дон Масимо»: Максим Горький на Капри «Дон Масимо»: Максим Горький на Капри

Как жил знаменитый писатель Максим Горький в Италии?

Караван историй
Классический Defender ко дню рождения Land Rover Классический Defender ко дню рождения Land Rover

Юбилейная версия Land Rover Defender Works V8 Islay Edition

4x4 Club

Владелец «Гельвеции» — об одной маленькой, но очень активной категории гостей

Правила жизни
Темнокожие красотки: кем были бывшие жены Роберта Де Ниро Темнокожие красотки: кем были бывшие жены Роберта Де Ниро

Предлагаем посмотреть на бывших жен Роберта Де Ниро

VOICE
Кто сделал первый в мире автомобиль с аэродинамическим кузовом? Кто сделал первый в мире автомобиль с аэродинамическим кузовом?

В 1923-м, появились первые в мире автомобили, созданные с учетом аэродинамики

Maxim
Как в американских дата-центрах TikTok обнаружили огромные дыры в безопасности Как в американских дата-центрах TikTok обнаружили огромные дыры в безопасности

Сервера TikTok использовались сотрудниками для майнинга криптовалют

Forbes
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
Жизнь во лжи: кому и зачем мы врем Жизнь во лжи: кому и зачем мы врем

Почему мы, нормальные и честные, тоже врем?

VOICE
«Я всегда знала, что нельзя размениваться. И лучше быть одной, чем с тем, кого ты не любишь», — говорила Инна Макарова «Я всегда знала, что нельзя размениваться. И лучше быть одной, чем с тем, кого ты не любишь», — говорила Инна Макарова

Анжелика Пахомова рассказала о том, какой была актриса Инна Макарова

Коллекция. Караван историй
Сырная история Сырная история

Как люди научились варить сыры

Вокруг света
История на свалке: эти вещи закопали в XVI веке из-за подозрения, что владельцы заражены чумой История на свалке: эти вещи закопали в XVI веке из-за подозрения, что владельцы заражены чумой

Люди так боялись заразиться чумой, что выбрасывали даже серебряные монеты

Вокруг света
Вороны осознают разницу между жизнью и смертью. Более того, смерть внушает им ужас Вороны осознают разницу между жизнью и смертью. Более того, смерть внушает им ужас

Испытывают ли вороны осознанный страх?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении