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

Трансмонный кубит достиг миллисекундной когерентности Трансмонный кубит достиг миллисекундной когерентности

Физики изготовили трансмонные кубиты из напыленной пленки ниобия

N+1
Как в американских дата-центрах TikTok обнаружили огромные дыры в безопасности Как в американских дата-центрах TikTok обнаружили огромные дыры в безопасности

Сервера TikTok использовались сотрудниками для майнинга криптовалют

Forbes
Японские ученые создали суперклей для морских глубин Японские ученые создали суперклей для морских глубин

Ученые создали гидрогель, который способен удержать резиновую уточку на скале

ТехИнсайдер
Эпоха светлого: кто и когда впервые приготовил лагер — самое популярное пиво в мире? Эпоха светлого: кто и когда впервые приготовил лагер — самое популярное пиво в мире?

Как конкуренция двух пивных регионов Европы дала начало известному напитку

Вокруг света
Путь Дзэн Путь Дзэн

Истоки, принципы, практика

kiozk originals
Изменить жизнь, отказавшись от сахара Изменить жизнь, отказавшись от сахара

К чему может привести отказ от сахара? Рассказывают наши героини

Здоровье
$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
Асия: «Я пока не ощущаю никакой популярности. И не мечтаю о ней» Асия: «Я пока не ощущаю никакой популярности. И не мечтаю о ней»

Асия рассказала, почему побаивается ехать в родной город с концертом

ЖАРА Magazine
Ничья девочка Ничья девочка

Кем была Елизавета Григорьевна Тёмкина?

Дилетант
10 диких историй с марафонов Блиновской 10 диких историй с марафонов Блиновской

Различные истории обмана, которые поражают воображение

Psychologies
Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет Можно ли использовать ИИ в медицине и здравоохранении? Пока — нет

Комплексная этическая основа для использования ИИ в здравоохранении и медицине

ТехИнсайдер
Что такое pleasure gap и почему женщины получают меньше удовольствия от секса Что такое pleasure gap и почему женщины получают меньше удовольствия от секса

Почему мы все еще далеки от сокращения pleasure gap в сексе?

Forbes
Йоу-йоу, сноубординг, дискета. О байопике «Кто убил BlackBerry» Мэтта Джонсона Йоу-йоу, сноубординг, дискета. О байопике «Кто убил BlackBerry» Мэтта Джонсона

Чем «Кто убил BlackBerry» выделяется из массы однотипных байопиков

СНОБ
Смотрим второй сезон «Доисторической планеты» Смотрим второй сезон «Доисторической планеты»

Путешествие по Земле мелового периода продолжается

N+1
5 писателей-фронтовиков и их судьбы 5 писателей-фронтовиков и их судьбы

Как провели военные годы писатели-фронтовики и что их вдохновило?

Культура.РФ
Как правильно оплатить парковку в Москве и обойтись без штрафов. Советы Как правильно оплатить парковку в Москве и обойтись без штрафов. Советы

Как работают платные парковки в Москве, какие есть способы оплаты и льготы

РБК
Чтение выходного дня: фрагменты из книги «Типа панки. Опыты индивидуализма и неподчинения в СССР» Миши Бастера Чтение выходного дня: фрагменты из книги «Типа панки. Опыты индивидуализма и неподчинения в СССР» Миши Бастера

Несколько ярких отрывков из книги «Типа панки» Миши Бастера

Правила жизни
«Россия в глобальном конфликте XVIII века» «Россия в глобальном конфликте XVIII века»

Семилетняя война и российское общество

N+1
В неандертальцах разглядели охотников на водоплавающих птиц В неандертальцах разглядели охотников на водоплавающих птиц

Палеозоологи и археологи исследовали птичьи кости, найденные в Португалии

N+1
Девятилетний мальчик нашел на даче у бабушки зуб мамонта. Находке 10 тысяч лет! Девятилетний мальчик нашел на даче у бабушки зуб мамонта. Находке 10 тысяч лет!

Мальчик и не представлял, что он нашел зуб мамонта возрастом 10 000 лет

ТехИнсайдер
Отступление авангарда Отступление авангарда

Как Николай Суетин и Илья Чашник оказались молодыми художниками не вовремя

Weekend
«Плейлист волонтера»: почему это один из лучших сериалов о поиске пропавших без вести «Плейлист волонтера»: почему это один из лучших сериалов о поиске пропавших без вести

Зачем смотреть сериал и почему это одна из лучших историй про розыск людей

Forbes
Диабет 2 типа стремительно распространяется по миру — врачи винят в этом неправильное питание Диабет 2 типа стремительно распространяется по миру — врачи винят в этом неправильное питание

Как неправильное питание влияет на здоровье людей?

ТехИнсайдер
Раздел «Яндекса». Что происходит с акциями компании Раздел «Яндекса». Что происходит с акциями компании

Что известно о сделке и как она повлияет на стоимость ценных бумаг «Яндекса»

СНОБ
Срочно удали! 8 вещей, которые испортят любой кадр — секреты профессионального фотографа Срочно удали! 8 вещей, которые испортят любой кадр — секреты профессионального фотографа

Разбираемся с главными ошибками, которые портят 90% снимков

VOICE
«Я стала более открытой» «Я стала более открытой»

Она принадлежит к тому типу актрис, которые «взрослеют» довольно долго

OK!
«Зона интересов»: каким получился фильм Джонатана Глейзера про холокост «Зона интересов»: каким получился фильм Джонатана Глейзера про холокост

Самый долгожданный участник Каннского фестиваля — парализующий фильм ужасов

Правила жизни
Не имей сто рублей, а имей сто друзей и будь здоров: 7 причин, почему дружба так важна Не имей сто рублей, а имей сто друзей и будь здоров: 7 причин, почему дружба так важна

Зачем вообще нужны друзья?

ТехИнсайдер
Михаил Шемякин: «Моя жизнь: до изгнания». Отрывок из автобиографии Михаил Шемякин: «Моя жизнь: до изгнания». Отрывок из автобиографии

Глава из автобиографии художника, скульптора и сценографа Михаила Шемякина

СНОБ
Опасный перекресток Опасный перекресток

Перекрестная аллергия: что это такое и как её избежать?

Лиза
Открыть в приложении