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
Просто лучшая: как Тина Тернер одевалась на сцене и в жизни — и оставалась иконой Просто лучшая: как Тина Тернер одевалась на сцене и в жизни — и оставалась иконой

Тина Тернер была невероятно цельной и могла зарядить всех и каждого.

Правила жизни
«Мамонты следующие»: Colossal Biosciences вернула к жизни вымерших 10 тысяч лет назад лютоволков «Мамонты следующие»: Colossal Biosciences вернула к жизни вымерших 10 тысяч лет назад лютоволков

Как ученым Colossal Biosciences удалось произвести на свет щенков лютоволка

VC.RU
Как заниматься своими финансами и меньше переживать? Стоит узнать! Как заниматься своими финансами и меньше переживать? Стоит узнать!

Как меньше переживать из-за денег?

ТехИнсайдер
Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине

Одиночество — это не пустота, а пространство для наполнения своей жизни смыслами

Psychologies
«Внимание! Говорит Москва!»: почему Гитлер всем сердцем ненавидел Юрия Левитана? «Внимание! Говорит Москва!»: почему Гитлер всем сердцем ненавидел Юрия Левитана?

Никто еще не знал, что вскоре этот зычный голос будут слушать миллионы людей

ТехИнсайдер
Катер из бутылок Катер из бутылок

Лодкам с электрическими моторами на boot Düsseldorf было отведено много места

Y Magazine
Опасный перекресток Опасный перекресток

Перекрестная аллергия: что это такое и как её избежать?

Лиза
Пять китайских автомобилей, за которые брендам теперь стыдно. Список Пять китайских автомобилей, за которые брендам теперь стыдно. Список

Как изменились китайские автомобили с момента прихода в Россию

РБК
Почему снижение популяции людей на Земле — это хорошо? Мнение эксперта Почему снижение популяции людей на Земле — это хорошо? Мнение эксперта

Будущее с меньшим количеством людей предлагает больше возможностей

ТехИнсайдер
«Как закалялась сталь» Николая Островского: трагическая история одного писателя и пациента «Как закалялась сталь» Николая Островского: трагическая история одного писателя и пациента

Как слепой и парализованный Николай Островский написал первую часть романа

ТехИнсайдер
Почему фильм «Убийца “Священный паук”» можно назвать культурным феноменом Почему фильм «Убийца “Священный паук”» можно назвать культурным феноменом

Интересный взгляд эмигранта на родную страну в фильме «Убийца “Священный паук”»

СНОБ
Бразилец, покоривший мир: чем хорош орех кешью и кому нужно включить его в рацион Бразилец, покоривший мир: чем хорош орех кешью и кому нужно включить его в рацион

Мы спросили нутрициологов, в чем польза и вред кешью для здоровья человека

Вокруг света
7 изматывающих и бессмысленных привычек, которые есть почти у каждого 7 изматывающих и бессмысленных привычек, которые есть почти у каждого

Семь вредных привычек, которые могут высасывать из вас энергию

Maxim
«Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям «Я не могу написать свое имя, мне это запрещено»: Кейт Миддлтон не могла дать автографы детям

Кейт Миддлтон допустила редкие откровения о себе и о детях

VOICE
Хоббит, Карлсон и Винни-Пух: 100 лучших детских книг всех времен по версии Би-би-си Хоббит, Карлсон и Винни-Пух: 100 лучших детских книг всех времен по версии Би-би-си

Первая десятка рейтинга лучших детских книг от Би-би-си

Forbes
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
Другая вода и почти нет кислорода: чем манит ученых «голубая дыра» глубиной 274 м на дне океана? Другая вода и почти нет кислорода: чем манит ученых «голубая дыра» глубиной 274 м на дне океана?

Содержимое этого гигантского конуса расскажет о древней Земле

Вокруг света
Зоопарки России Зоопарки России

К Дню защиты детей сделали подборку лучших зоологических садов

Лиза
Иван Янковский: «Я очень боюсь застрять, перестать развиваться, переживать новые чувства и эмоции» Иван Янковский: «Я очень боюсь застрять, перестать развиваться, переживать новые чувства и эмоции»

Иван Янковский делится мыслями о том, как стиль жизни наполняет ее смыслом

Maxim
Не только авокадо: 5 продуктов, которые гарантированно снизят холестерин Не только авокадо: 5 продуктов, которые гарантированно снизят холестерин

Что нужно есть для того, чтобы контролировать холестерин в крови

Psychologies
Взгляд на север Взгляд на север

Элина Туктамишева: «До двадцати одного года я не знала Россию»

Новый очаг
«Улица — моя сцена»: как устроена работа современного экскурсовода и чем привлекает эта профессия «Улица — моя сцена»: как устроена работа современного экскурсовода и чем привлекает эта профессия

Чтобы стать гидом, необязательно иметь профильное образование

Вокруг света
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
Пережить переезд: как помочь ребенку не забыть родной язык, если вы больше не живете в России Пережить переезд: как помочь ребенку не забыть родной язык, если вы больше не живете в России

Что важнее в другой стране — изучать родной язык или иностранный?

VOICE
Почему люди не борются активно с климатическим кризисом? Простой ответ ученых Почему люди не борются активно с климатическим кризисом? Простой ответ ученых

Почему люди не помогают окружающему миру

ТехИнсайдер
Модель ИИ может стать основой умного слухового аппарата Модель ИИ может стать основой умного слухового аппарата

Эта модель может стать основой интеллектуальных слуховых аппаратов

ТехИнсайдер
Карту на стол: как развивался русский авангрард Карту на стол: как развивался русский авангрард

По какой схеме развивался русский авангард? Объясняет искусствовед

Правила жизни
Секретная «кухня» японских cуперфудов Секретная «кухня» японских cуперфудов

Какие суперфуды пришли в мир из Японии?

Лиза
Научная публикация древнейших палеоеврейских проклятий не убедила критиков Научная публикация древнейших палеоеврейских проклятий не убедила критиков

Ученые опубликовали результаты исследования миниатюрной свинцовой пластинки

N+1
Открыть в приложении