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

«Это все квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего» «Это все квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего»

Как теория Дэвида Бома отрицает свободу воли

N+1
Уроки сербского Уроки сербского

Милош Бикович — о тех уроках, которые ему преподнесла жизнь

Men Today
Спасение Колумба от смерти и подтверждение теории Эйнштейна: 5 солнечных затмений, которые повлияли на ход истории Спасение Колумба от смерти и подтверждение теории Эйнштейна: 5 солнечных затмений, которые повлияли на ход истории

В разные периоды солнечные затмения по-разному влияли на историю

ТехИнсайдер
Почему сейчас кино Ингмара Бергмана может быть нам близко, как никогда раньше Почему сейчас кино Ингмара Бергмана может быть нам близко, как никогда раньше

Почему не нужно бояться фильмов Ингмара Бергмана?

Правила жизни
Приход Антихриста, Апокалипсис и город живых мертвецов. Почему юмор Гоголя должен пугать Приход Антихриста, Апокалипсис и город живых мертвецов. Почему юмор Гоголя должен пугать

В чем Гоголь опередил Кафку и Камю и почему его юмор должен вызывать ужас

СНОБ
Ритуалы в день рождения: что делать, чтобы привлечь удачу на весь год Ритуалы в день рождения: что делать, чтобы привлечь удачу на весь год

День рождения — не просто дата, которая прибавляет года и полезные презенты

VOICE
Кто диктует нам моду на еду Кто диктует нам моду на еду

Кулинарные шоу: увлекательные поглотители времени или полезные помощники?

Psychologies
Топ-5 классических фильмов с эротическими сценами Топ-5 классических фильмов с эротическими сценами

Эротические этюды всегда привлекали режиссеров и продюсеров

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
Военные патрули не снизили уровень преступности в колумбийском городе Кали Военные патрули не снизили уровень преступности в колумбийском городе Кали

Вооруженные силы не всегда способны влиять на уровень преступности

N+1
Инженеры научили робомедузу переносить предметы Инженеры научили робомедузу переносить предметы

Инженеры разработали робомедузу с актуаторами на жидком диэлектрике

N+1
Лук-порей Лук-порей

Чем лук-порей отличается от своих собратьев и что с ним можно приготовить?

Здоровье
За хлебом тоже можно выходить красиво: как оставаться собранной в любой ситуации - гид от стилиста За хлебом тоже можно выходить красиво: как оставаться собранной в любой ситуации - гид от стилиста

Нет, не только модели выглядят отлично, пока просто гуляют по городу

VOICE
Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений Токсичный брак: 5 признаков деструктивных отношений

Как распознать первые признаки деструктивных отношений?

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
Первый среди равных Первый среди равных

Коэнзим Q10 называют считают «чудо-таблеткой» от многих болезней. Но так ли это?

Лиза
Великий грааль Антарктиды: как российские ученые пытаются проникнуть в тайны подледного озера Восток Великий грааль Антарктиды: как российские ученые пытаются проникнуть в тайны подледного озера Восток

Существует ли жизнь в озере Восток?

Вокруг света
Достопримечательности Земли обетованной: 7 удивительных чудес Израиля, которые должен увидеть каждый Достопримечательности Земли обетованной: 7 удивительных чудес Израиля, которые должен увидеть каждый

Эти места почитаются святыми в иудаизме, христианстве и исламе

Вокруг света
Куда податься в Вальпургиеву ночь: 7 «ведьминских» достопримечательностей Куда податься в Вальпургиеву ночь: 7 «ведьминских» достопримечательностей

Главный колдовской «праздник» отмечается в ночь на 1 мая. Где его провести?

Вокруг света
Как блогеру не попасть под статью. Юридический чек-лист Как блогеру не попасть под статью. Юридический чек-лист

Какие у блогеров есть риски и как их снизить, чтобы не попасть под статью

Inc.
«Началось брожение, но работало оно не так, как на Западе» «Началось брожение, но работало оно не так, как на Западе»

Как протестовала советская молодежь, почему в СССР не было студенческих волнений

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

Почему мы, нормальные и честные, тоже врем?

VOICE
Не развлечения ради, а образования для: 15 самых живописных детских железных дорог России Не развлечения ради, а образования для: 15 самых живописных детских железных дорог России

Что такое детские железные дороги и зачем они нужны?

Вокруг света
Ильдар Абузяров: «Корабль Тесея. Черно-белый роман» Ильдар Абузяров: «Корабль Тесея. Черно-белый роман»

Отрывок из книги «Корабль Тесея. Черно-белый роман» Ильдара Абузярова

СНОБ
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
Детские травмы не снизили продолжительность жизни взрослых горилл Детские травмы не снизили продолжительность жизни взрослых горилл

Порой детские травмы увеличивают продолжительность жизни горилл

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
Почему советские джинсы так и не стали модными: причина тебя точно удивит! Почему советские джинсы так и не стали модными: причина тебя точно удивит!

Почему же за импортные джинсы люди были готовы отдать всю зарплату?

VOICE
Михельсон и газы: история превращений Михельсон и газы: история превращений

Леонид Михельсон успешно развил два направления монетизации углеводородов

Эксперт
Почему на следующий день после тренировки мы не можем нормально двигаться? Почему на следующий день после тренировки мы не можем нормально двигаться?

Что происходит с телом после тяжелой тренировки?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении