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

Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов

Ученые повторно исследовали нижнюю челюсть SK-15, которую нашли в 1949 году

N+1
Радиошум земных вышек мобильной связи оказался недоступен для обнаружения с ближайших звезд Радиошум земных вышек мобильной связи оказался недоступен для обнаружения с ближайших звезд

Утечка излучения от вышек мобильной связи на Земле не может быть обнаружена

N+1
Терапия CRISPR/Cas помогла снизить «плохой» холестерин при семейной гиперхолестеринемии Терапия CRISPR/Cas помогла снизить «плохой» холестерин при семейной гиперхолестеринемии

Как помогла терапия CRISPR/Cas при семейной гиперхолестеринемии

N+1
«Склады — это новый черный»: инвесторы в недвижимость поверили в light industrial «Склады — это новый черный»: инвесторы в недвижимость поверили в light industrial

Сколько могут заработать инвесторы на light industrial?

Forbes
Тихоходкам набили татуировки электронным пучком Тихоходкам набили татуировки электронным пучком

Китайские материаловеды нанесли татуировки живым тихоходкам

N+1
Парализованный паренек из Люберец: зачем Алла Пугачева прикидывалась мужчиной и чем это закончилось Парализованный паренек из Люберец: зачем Алла Пугачева прикидывалась мужчиной и чем это закончилось

Сценарий фильма «Женщина, которая поет» писали под Аллу Пугачеву

VOICE
7 книг о том, как добиваться результатов, не выгорая 7 книг о том, как добиваться результатов, не выгорая

Книги авторов, чьи советы помогают избежать выгорания

СНОБ
Кокетство конспирации: посмотрите, что умудрялись прятать в книгах 500 лет назад Кокетство конспирации: посмотрите, что умудрялись прятать в книгах 500 лет назад

Издавна в книгах скрывали секретное, прятали краденое, утаивали запретное

Вокруг света
Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте Советские граждане, а не евреи: почему в СССР практически не говорили о Холокосте

Почему советские власти пытались замолчать трагедию о Холокосте

Forbes
Скайнет в эпоху киберпанка: книга о сверхразуме, написанная в соавторстве с ИИ Скайнет в эпоху киберпанка: книга о сверхразуме, написанная в соавторстве с ИИ

Отрывок из книги «Скайнет в эпоху киберпанка»

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

«Тольяттиазот» строит первый перевалочный комплекс для аммиака и карбамида

Агроинвестор
Брак — это не только сделка: как появилось замужество по любви и право на развод Брак — это не только сделка: как появилось замужество по любви и право на развод

Отрывок из книги «Неприглядная история» от блога «АСЯ ЗНАЕТ»

Forbes
Дачное настроение Дачное настроение

Наш сборник советов поможет тебе вырастить хороший урожай

Лиза
А были ли деревни? А были ли деревни?

Как возник миф о потёмкинских деревнях?

Дилетант
Как развивается российская гостиничная индустрия Как развивается российская гостиничная индустрия

Как гостиницы приспособились к новой реальности?

РБК
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
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
Вдвоем за медалью: чем и ради чего рискуют беременные спортсменки, выходя на старт Вдвоем за медалью: чем и ради чего рискуют беременные спортсменки, выходя на старт

Что может заставить беременную спортсменку выступать и чем она рискует?

Forbes
Солнечная сторона Солнечная сторона

6 вопросов об уходе за собой в отпуске

Лиза
Экзистенция и искусственный интеллект: почему бастуют сценаристы Экзистенция и искусственный интеллект: почему бастуют сценаристы

Как забастовка Гильдии сценаристов США может отразиться на мире вокруг

РБК
Бывший муж не хочет общаться с ребенком после развода: как быть? Бывший муж не хочет общаться с ребенком после развода: как быть?

Что делать, если бывший муж отказывается от встреч с ребенком

Psychologies
Зина Портнова: как 15-летняя партизанка убила сотню немецких офицеров и умерла от страшных пыток так никого и не выдав Зина Портнова: как 15-летняя партизанка убила сотню немецких офицеров и умерла от страшных пыток так никого и не выдав

Как пятнадцатилетняя Зина Портнова оказалась в оккупации, но не сдалась

ТехИнсайдер
Вам одиноко? Ученые нашли связь между использованием YouTube и повышенным одиночеством Вам одиноко? Ученые нашли связь между использованием YouTube и повышенным одиночеством

Исследователи обнаружили связь между YouTube и повышенным уровнем одиночества

ТехИнсайдер
«Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога «Как рассказать женщине, что мне хочется?»: 3 совета сексолога

Как поговорить с партнершей о сокровенном?

Psychologies
Максимум динамики и комфорта Максимум динамики и комфорта

Перед boot Düsseldorf в разных источниках фигурировал Beneteau Gran Turismo 36

Y Magazine
Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной

Как складывались теории формирования Солнечной системы и Земли

Наука и жизнь
Женщина написала книгу, горюя об усопшем муже. Полиция выяснила, что она же и убила его! Женщина написала книгу, горюя об усопшем муже. Полиция выяснила, что она же и убила его!

Коури Ричинс старательно играла скорбящую вдовы, будучи убийцей

ТехИнсайдер
Зачем нужен психолог, и как выбрать своего? Зачем нужен психолог, и как выбрать своего?

На что обратить внимание, подбирая психолога?

Здоровье
Теломеры протеев удлинились с возрастом Теломеры протеев удлинились с возрастом

При постоянной температуре теломеры в клетках протея удлиняются с возрастом

N+1
Отвлекаем внимание Отвлекаем внимание

4 приема в интерьере, которые помогут скрыть ошибки дизайна

Лиза
Открыть в приложении