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

Третий межзвездный объект оказался слабоактивной кометой Третий межзвездный объект оказался слабоактивной кометой

Астрономы подтвердили обнаружение третьего межзвездного объекта

N+1
Пастораль Пастораль

Как живут сойоты, потомки древнейшего самодийского народа Восточных Саян

Вокруг света
Детский плач в возрасте пяти месяцев связали с наследственностью Детский плач в возрасте пяти месяцев связали с наследственностью

Генетические факторы отвечают за 70 процентов плача

N+1
Смешно и полезно! Если смотреть на обжор, то можно лучше справляться с аппетитом и худеть Смешно и полезно! Если смотреть на обжор, то можно лучше справляться с аппетитом и худеть

Как можно похудеть, просто смотря на едящих людей

ТехИнсайдер
Обмануть время: зачем во многих странах переводят часы на зимнее и летнее время и почему в России от этого отказались Обмануть время: зачем во многих странах переводят часы на зимнее и летнее время и почему в России от этого отказались

Зачем вообще была придумана практика перевода часов на зимнее время?

ТехИнсайдер
Молодое поколение этого не знает! Вот как Битлз изменили мир музыки Молодое поколение этого не знает! Вот как Битлз изменили мир музыки

Как Битлз завоевали сердца не только слушательниц, но и аудиофилов

ТехИнсайдер
Трезвый подход к романтическим отношениям: советы коуча Трезвый подход к романтическим отношениям: советы коуча

Как разглядеть человека и не дать эмоциям заглушить голос разума?

Psychologies
От короткой стрижки до французского каре: как за год быстро и комфортно отрастить волосы От короткой стрижки до французского каре: как за год быстро и комфортно отрастить волосы

Как за 12 месяцев превратить даже самую короткую стрижку в аккуратное каре?

VOICE
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
«Человек, без которого всё рухнет»: как работать с коллегой, который закольцовывает на себе все процессы — три истории «Человек, без которого всё рухнет»: как работать с коллегой, который закольцовывает на себе все процессы — три истории

Как работать с «человеком-без-которого-всё-рухнет»?

VC.RU
Окситоцин помог мозгу психопатов распознать испуг на лицах Окситоцин помог мозгу психопатов распознать испуг на лицах

После введения окситоцина мозг психопатов начинает лучше распознавать испуг

N+1
Прямая речь: Майли Сайрус Прямая речь: Майли Сайрус

Майли Сайрус — о себе и своей карьере

ЖАРА Magazine
От этого пса отказались хозяева! Но с новыми владельцами мопс покорил 48 гор выше 1200 метров От этого пса отказались хозяева! Но с новыми владельцами мопс покорил 48 гор выше 1200 метров

Удивительная история мопса по имени Вуф

ТехИнсайдер
Изменить жизнь, отказавшись от сахара Изменить жизнь, отказавшись от сахара

К чему может привести отказ от сахара? Рассказывают наши героини

Здоровье
Человек и животные страдают от несчастий пережитых в детстве. Но только не гориллы Человек и животные страдают от несчастий пережитых в детстве. Но только не гориллы

Что помогает гориллам справиться с детскими бедами?

ТехИнсайдер
«Страшная Барби» оказалась разрывом гигантского молекулярного облака сверхмассивной черной дырой «Страшная Барби» оказалась разрывом гигантского молекулярного облака сверхмассивной черной дырой

Оптический транзиент AT2021lwx — самое яркое событие приливного разрушения

N+1
Дачное настроение Дачное настроение

Наш сборник советов поможет тебе вырастить хороший урожай

Лиза
Осторожно: ультраобработано! Осторожно: ультраобработано!

Почему не стоит увлекаться полуфабрикатами

Здоровье
Не жена, а «мамочка» Не жена, а «мамочка»

Некоторые женщины не замечают, что воспитывают своего мужа

Лиза
Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду» Иван Добронравов: «Я рад, что в моем окружении немало людей, которые могут сказать неприятную правду»

Иван Добронравов рассказал о сложностях съемок в сериале «Вика-ураган»

VOICE
Маша и медведи: как выжить в мужском коллективе  самая полная инструкция Маша и медведи: как выжить в мужском коллективе  самая полная инструкция

Вот как следует себя вести в мужском коллективе, чтобы все было хорошо

VOICE
Хоопонопоно: как работает гавайский метод принятия и прощения — меняя мир, начните с себя Хоопонопоно: как работает гавайский метод принятия и прощения — меняя мир, начните с себя

Каждый из нас — часть большого мира, а большой мир живет в каждом из нас

Psychologies
Признаки женщины, которую не забудет не один мужчина Признаки женщины, которую не забудет не один мужчина

Спросили у психолога, как оставить в душе любого мужчины неизгладимый след

VOICE
Диагностический краситель оказался противоядием от бледной поганки Диагностический краситель оказался противоядием от бледной поганки

Препарат, зарегистрированный в 1956 году, помог отравленным мышам

N+1
Эмпатия — это выгодно: почему хорошее отношение повышает эффективность сотрудников Эмпатия — это выгодно: почему хорошее отношение повышает эффективность сотрудников

Отрывок из книги «Искусство доброты» Клодии Хэммонд

Forbes
«При ближайшем рассмотрении оба оказались упырями»: история России глазами нечисти «При ближайшем рассмотрении оба оказались упырями»: история России глазами нечисти

Отрывок из книги Даниэль Бергер «О нечисти и не только»

Psychologies

Каждый аутфит Эммы Уотсон вызывает резонанс!

VOICE
33 совета, которые спасут ваш отпуск 33 совета, которые спасут ваш отпуск

Потратьте немного времени и продумайте аптечку в путешествие

Новый очаг
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
Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов Палеонтологи подтвердили существование муста у мамонтов

Самцы мамонтов, как и современные слоны, были способны испытывать муст

N+1
Открыть в приложении