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

«История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие» «История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие»

Кто разрешил спор о природе лавы

N+1
Японская философия «ваби-саби»: как принять несовершенство мира Японская философия «ваби-саби»: как принять несовершенство мира

Как же перестать гнаться за идеалами и начать жить здесь и сейчас?

Psychologies
Новая модель показала, что Арктика освободится от летнего льда к середине века Новая модель показала, что Арктика освободится от летнего льда к середине века

Что повлечет за собой таяние береговых льдов в Арктике?

ТехИнсайдер
Ответственность за цепочки пузырьков в шампанском возложили на ПАВ Ответственность за цепочки пузырьков в шампанском возложили на ПАВ

Почему всплывающие в газированном напитке пузыри выстраиваются в ровные цепочки

N+1
«Прогноз погоды на сто лет. Как меняется климат Земли и что с этим делать» «Прогноз погоды на сто лет. Как меняется климат Земли и что с этим делать»

Как изменение температуры приводит в движение экосистемы

N+1
Лесной «подземный интернет» приносит не только пользу, но и вред деревьям Лесной «подземный интернет» приносит не только пользу, но и вред деревьям

Почему «гипотеза материнского дерева» поставлена под сомнение

ТехИнсайдер
Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле Смузи по акции: как изменился рынок ЗОЖ-продуктов в России и почему они стали дешевле

Почему здоровое питание перестало быть сегментом для избранных

Forbes
Простые, но важные правила удачных путешествий Простые, но важные правила удачных путешествий

Все отечественные автотуристы делятся на эпизодических и осознанных

4x4 Club
Мозг современных собак больше, чем у древних пород. Но меньше, чем у волков Мозг современных собак больше, чем у древних пород. Но меньше, чем у волков

Как видоизменились собаки после одомашнивания?

ТехИнсайдер
Поразительные паразиты Поразительные паразиты

Есть в паразитах и своя пугающая красота: они изящно манипулируют хозяевами

ТехИнсайдер
Аппетит уменьшается летом? Вот как стоит питаться в жару: советы эксперта! Аппетит уменьшается летом? Вот как стоит питаться в жару: советы эксперта!

Лайфхаки, которые помогут вашему организму чувствовать себя комфортнее в жару

ТехИнсайдер
$155 млн за драгоценности: как Хайди Хортен побила рекорд Элизабет Тейлор $155 млн за драгоценности: как Хайди Хортен побила рекорд Элизабет Тейлор

Как Хайди Хортен удалось собрать уникальную коллекцию драгоценностей

Forbes
Волшебная страна Биармия и викинги: чудеса карело-финских мифов, о которых вы наверняка не слышали Волшебная страна Биармия и викинги: чудеса карело-финских мифов, о которых вы наверняка не слышали

Здесь обитали великаны и амазонки, которые способны были зачать от глотка воды

Вокруг света
Рак, разводы и изнасилования: страшные судьбы актрис из сериала Рак, разводы и изнасилования: страшные судьбы актрис из сериала

Как сложились жизни актрис из "Зачарованных", и как они выглядят сейчас?

VOICE
Российский кутюр в Париже и имя в массах: что Валентин Юдашкин сделал для моды Российский кутюр в Париже и имя в массах: что Валентин Юдашкин сделал для моды

Почему именно Валентин Юдашкин знаменит далеко за пределами России?

Правила жизни
Маразм крепчал Маразм крепчал

Долгое правление довело лидера до смирительной рубашки

Дилетант
Эксперты назвали смартфоны, которые излучают сильнее всего Эксперты назвали смартфоны, которые излучают сильнее всего

Стоит ли опасаться своего смартфона?

ТехИнсайдер
Помните блогера, снявшего обзор на круассаны на фоне протестов в Париже? Теперь он пробует неаполитанскую пиццу во время празднования победы «Наполи» Помните блогера, снявшего обзор на круассаны на фоне протестов в Париже? Теперь он пробует неаполитанскую пиццу во время празднования победы «Наполи»

Итальянский блогер Луи Саль делает необычные видеообзоры на еду

Правила жизни
Арктика, Антарктика Арктика, Антарктика

Путешествие на край Земли – не красивое выражение, а вполне реальный маршрут

Новый очаг
А с детьми можно? А с детьми можно?

Про путешествия с детьми копий сломано не на одну армию

Новый очаг
Нейросеть от Meta узнает 4017 языков по устной речи и ответит на 1107 из них Нейросеть от Meta узнает 4017 языков по устной речи и ответит на 1107 из них

Компания Meta выпустила языковую модель, которая понимает устную речь

N+1
«Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов «Не приучайте к самостоятельности»: как вырастить маменькиного сынка — 5 вредных советов

Как сделать все, чтобы ваш сын не мог от вас съехать в будущем?

Psychologies
Пока смерть не разлучит: сказочная история любви Дианы Гурцкая и Петра Кучеренко Пока смерть не разлучит: сказочная история любви Дианы Гурцкая и Петра Кучеренко

Вспоминаем, какой была история любви Дианы Гурцкой и Петра Кучеренко

VOICE
Спасательный круг Спасательный круг

Как оформить кредитные каникулы в 2023 году – пошаговая инструкция

Лиза
Марафон несчастий: что делать блогерам, к которым еще не пришли из ФНС Марафон несчастий: что делать блогерам, к которым еще не пришли из ФНС

В ФНС уже создан специальный отдел по проверке российских блогеров

Forbes
Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу

Изобретение из Lego в десятки раз дешевле, чем современные биопринтеры

Вокруг света
Что такое масложор и как от него избавиться Что такое масложор и как от него избавиться

Масложор — это повышенный расход моторного масла на угар в цилиндрах ДВС

РБК
Лучшие лайфхаки для дома и не только: 7 удивительных применений суперклея Лучшие лайфхаки для дома и не только: 7 удивительных применений суперклея

Некоторые лайфхаки могут показаться вам странными, однако они правда работают!

ТехИнсайдер
Почему мы выбираем не тех партнеров: 5 причин неудачных отношений — избегайте прошлых ошибок Почему мы выбираем не тех партнеров: 5 причин неудачных отношений — избегайте прошлых ошибок

Препятствия, которые мешают найти подходящего человека

Psychologies
«Тольяттиазот» откроет новый путь российским удобрениям «Тольяттиазот» откроет новый путь российским удобрениям

«Тольяттиазот» строит первый перевалочный комплекс для аммиака и карбамида

Агроинвестор
Открыть в приложении