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

«Издательский проект Петра Первого: Илья Копиевский и новые русские книги» «Издательский проект Петра Первого: Илья Копиевский и новые русские книги»

Как был устроен перенос научно-технических знаний на русский язык

N+1
Тянем-потянем Тянем-потянем

10 самых эффективных упражнений для поясницы (помогут снять боль в спине)

Лиза
Как мозг формирует привычки и почему от них сложно избавиться Как мозг формирует привычки и почему от них сложно избавиться

Мозг и привычки: причем тут дофамин и ошибки в предсказаниях?

ТехИнсайдер
Пахнет мокрой шерстью в квартире? Научитесь правильно мыть свою собаку, чтобы от нее не пахло Пахнет мокрой шерстью в квартире? Научитесь правильно мыть свою собаку, чтобы от нее не пахло

Почему после водных процедур от вашего питомца пахнет "псиной"?

ТехИнсайдер
Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
Ленивцы против супербактерий: как тихони из тропических лесов помогут победить болезни человека? Ленивцы против супербактерий: как тихони из тропических лесов помогут победить болезни человека?

Как ленивцы могут помочь победить супербактерий?

Вокруг света
Неуловимое сходство: как выглядит и чем занимается единственная дочь легендарного вокалиста группы «Король и шут» Неуловимое сходство: как выглядит и чем занимается единственная дочь легендарного вокалиста группы «Король и шут»

Невозможно поверить, что маленькая дочка Михаила Горшенева так выросла!

VOICE
Всё, что вы хотели знать о спорте, но стеснялись спросить: отвечаем на 14 неловких вопросов Всё, что вы хотели знать о спорте, но стеснялись спросить: отвечаем на 14 неловких вопросов

Что чувствуют боксеры во время нокаута и как устроен мяч для гольфа?

Вокруг света
Боль в висках. Почему возникает и 6 способов быстро от нее избавиться Боль в висках. Почему возникает и 6 способов быстро от нее избавиться

Причин боли в висках много – от усталости до серьезных заболеваний

Лиза
«Всегда говори „да“»: 13 правил достижения успеха — как не выгореть на полпути и прийти к цели «Всегда говори „да“»: 13 правил достижения успеха — как не выгореть на полпути и прийти к цели

Советы, которые помогут реализовать потенциал

Psychologies
Сокращение выбросов дихлорметана поможет сохранить озоновый слой над тропиками Сокращение выбросов дихлорметана поможет сохранить озоновый слой над тропиками

Ученые смоделировали влияние галогенсодержащих веществ на озоновый слой

N+1
12 лучших современных черно-белых фильмов 12 лучших современных черно-белых фильмов

Монохромная гамма еще не ушла из кинематографа

Maxim
Не седан и без V8. Первый тест-драйв электрического Cadillac Lyriq Не седан и без V8. Первый тест-драйв электрического Cadillac Lyriq

Первый тест-драйв электромобиля Cadillac Lyriq 2023 года

РБК
Промах Гитлера: почему создатель атомной бомбы Оппенгеймер критиковал пакт с СССР Промах Гитлера: почему создатель атомной бомбы Оппенгеймер критиковал пакт с СССР

Отрывок из книги «Оппенгеймер. Триумф и трагедия Американского Прометея»

Forbes
Удаление небных миндалин оказалось эффективнее медикаментозного лечения хронического тонзиллита Удаление небных миндалин оказалось эффективнее медикаментозного лечения хронического тонзиллита

Лечение хронического тонзиллита помогает снизить риск его системных осложнений

N+1
«Мы много выдержали и готовы выдержать больше»: как живут женщины в Нагорном Карабахе «Мы много выдержали и готовы выдержать больше»: как живут женщины в Нагорном Карабахе

Как женщины в Нагорном Карабахе поддерживают друг друга

Forbes
Правила жизни Ильи Кабакова Правила жизни Ильи Кабакова

Правила жизни советского и американского художника-концептуалиста Ильи Кабакова

Правила жизни
Как Валерия Костина создала крупнейший проект по сбору старых вещей в Приморском крае Как Валерия Костина создала крупнейший проект по сбору старых вещей в Приморском крае

Почему благотворительные магазины в Приморском крае столкнулись с хейтом?

Forbes
Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт Как зуммеры и миллениалы относятся к вождению и машинам? Интересный факт

Процент людей с водительскими правами значительно снизился с 1980-х годов

ТехИнсайдер
Забудь Серкана: невероятно красивые турецкие актеры, в которых невозможно не влюбиться Забудь Серкана: невероятно красивые турецкие актеры, в которых невозможно не влюбиться

Горячие красавцы из турецких сериалов. Собрали специально для тебя!

VOICE
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
Алло, гараж! Пока, гараж! Алло, гараж! Пока, гараж!

Москва прощается с рядами зеленых металлических боксов

Автопилот
Осознать себя Осознать себя

Как сохранить у ребенка активный интерес к жизни и при этом не выгореть самому?

СНОБ
Эолова яхта Эолова яхта

Этот дизайн-­проект яхты длиной 131 м создан в рамках инициативы Oceanco NXT

Y Magazine
Сплести свою жизнь заново Сплести свою жизнь заново

О сложностях исцеления от длительного травматического опыта

Psychologies
Пекинское время Пекинское время

Советские автомобили на выставках в Китае

Автопилот
Как наши достоинства превращаются в недостатки: 3 примера Как наши достоинства превращаются в недостатки: 3 примера

Три примера того, как достоинства могут превращаться в недостатки

Psychologies
Всему голова: почему в России высокий спрос на очень дорогой хлеб Всему голова: почему в России высокий спрос на очень дорогой хлеб

Почему люди готовы переплачивать за самый базовый продукт — хлеб

Forbes
Возвращение к нормальности: почему налоговый период перестал поддерживать рубль Возвращение к нормальности: почему налоговый период перестал поддерживать рубль

В феврале, марте и апреле курс рубля не показывает положительной динамики

Forbes
«Русь, куда ж несешься ты? Дай ответ»: как художник Анатолий Зверев рисовал Гоголя «Русь, куда ж несешься ты? Дай ответ»: как художник Анатолий Зверев рисовал Гоголя

Отрывок из книги «Анатолий Зверев и мировое искусство»

Forbes
Открыть в приложении