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

«От саванны до дивана: Эволюционная история кошек» «От саванны до дивана: Эволюционная история кошек»

Почему внешность домашних кошек разнообразнее, чем у их предков

N+1
7 ошибок в споре с рассерженным человеком 7 ошибок в споре с рассерженным человеком

Как вести себя с рассерженными людьми, чтобы не усугубить ситуацию?

Psychologies
Что такое ретроградный Меркурий с точки зрения науки Что такое ретроградный Меркурий с точки зрения науки

Почему простое положение планеты вызывает у людей такой страх и тревогу?

ТехИнсайдер
Регина Тодоренко: «Чувствую себя под крылом большой птицы, которая летит вверх, покоряя новые высоты» Регина Тодоренко: «Чувствую себя под крылом большой птицы, которая летит вверх, покоряя новые высоты»

Регина Тодоренко — о съемках в «Орел и решка» и новых тревел-проектах

Караван историй
Как быстро возбудить девушку: 12 способов (гид, который стоит держать под рукой) Как быстро возбудить девушку: 12 способов (гид, который стоит держать под рукой)

Не знаете, как быстро возбудить девушку до предела? Вы по адресу!

Playboy
Постоянство в дефиците: число привлекающих самозанятых компаний выросло вдвое Постоянство в дефиците: число привлекающих самозанятых компаний выросло вдвое

Российские компании все чаще используют внештатное сотрудничество с самозанятыми

Forbes
Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу Мама, я создал! Ученые построили машину из Lego, чтобы выращивать человеческую кожу

Изобретение из Lego в десятки раз дешевле, чем современные биопринтеры

Вокруг света
Стыд, недоверие и новая травма: почему сложно доказывать сексуализированное насилие Стыд, недоверие и новая травма: почему сложно доказывать сексуализированное насилие

Совершение преступления жертва сексуализированного насилия еще должна доказать

Forbes
От кларнета до «Эмми»: как сложилась жизнь Дженнифер Кулидж От кларнета до «Эмми»: как сложилась жизнь Дженнифер Кулидж

Через что пришлось пройти Дженнифер Кулидж, чтобы попасть на вершину Олимпа

ЖАРА Magazine
Языки любви: что это такое и как с их помощью укрепить отношения? Языки любви: что это такое и как с их помощью укрепить отношения?

Какие бывают языки любви, как определить свой язык любви и язык партнера

ТехИнсайдер
«Оппенгеймер. Триумф и трагедия американского Прометея» «Оппенгеймер. Триумф и трагедия американского Прометея»

Биография создателя ядерной бомбы

N+1
Силу острой и хронической боли вычислили по работе коры больших полушарий Силу острой и хронической боли вычислили по работе коры больших полушарий

Оказалось, что с двумя типами боли связаны разные зоны коры мозга

N+1
И кто научил быть звездой? Самые эпатажные российские знаменитости родом из деревни И кто научил быть звездой? Самые эпатажные российские знаменитости родом из деревни

Про этих знаменитостей точно можно сказать — сделали себя сами!

VOICE
О чём говорят «мурашки»? О чём говорят «мурашки»?

Почему кожа иногда становится «гусиной»?

Здоровье
Отпускной набор Отпускной набор

Возможно ли не набирать вес даже в отеле «всё включено»?

Новый очаг
От легенды о Харламове до сказки о Рокки: лучшие художественные фильмы о спорте От легенды о Харламове до сказки о Рокки: лучшие художественные фильмы о спорте

20 лучших спортивных фильмов, которые стоит пересмотреть в межсезонье

Forbes
Чтение информационных табличек повысило привлекательность картин Чтение информационных табличек повысило привлекательность картин

У людей, которые прочитали информацию о содержании картины, расширяются зрачки

N+1
Человек, улетевший в космос из своей комнаты: что рассказал миру Илья Кабаков Человек, улетевший в космос из своей комнаты: что рассказал миру Илья Кабаков

Илья Кабаков — самый известный и успешный российский современный художник

Forbes
От таро до дизайна человека: 5 самых популярных антинаучных практик — и почему они не имеют смысла От таро до дизайна человека: 5 самых популярных антинаучных практик — и почему они не имеют смысла

Есть ли реальные основания для обращения за советом к хироманту или астрологу?

Psychologies
Woorie Woorie

Woorie начала создавать свой хит «Капучино с маршмэллоу», когда ей было 16

Правила жизни
Ресторан Центрального дома литераторов: история, легенды, гастрономия Ресторан Центрального дома литераторов: история, легенды, гастрономия

Ресторан ЦДЛ на Поварской — место уникальное

СНОБ
DeepMind разработала робота-футболиста: он умеет бить по мячу и толкать соперника DeepMind разработала робота-футболиста: он умеет бить по мячу и толкать соперника

DeepMind разработала антропоморфных роботов-футболистов

ТехИнсайдер
С глаз долой: как справиться с «отпускной email-паникой» — страхом погрязнуть в неотвеченных письмах после отпуска С глаз долой: как справиться с «отпускной email-паникой» — страхом погрязнуть в неотвеченных письмах после отпуска

Несколько советов от управленцев, как не погрязнуть в неотвеченных письмах

VC.RU
На гребне волны На гребне волны

Рассматриваем самые востребованные профессии

Лиза
«Смерть в большом городе». Почему человек боится умереть и как с этим жить «Смерть в большом городе». Почему человек боится умереть и как с этим жить

Почему человечеству так и не удалось победить страх смерти

СНОБ
Время отдыха Время отдыха

11 ритуалов, которые помогут прийти в себя после рабочего дня

Лиза
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
Загадка дюн Утопии: когда Марс был полон влаги и почему стал безжизненной пустыней? Загадка дюн Утопии: когда Марс был полон влаги и почему стал безжизненной пустыней?

Из-за чего сосед по Солнечной системе потерял всю свою воду

Вокруг света
Принять внутрь: 3 главных компонента для сохранения здоровья и красоты Принять внутрь: 3 главных компонента для сохранения здоровья и красоты

Какие витамины и добавки нужны практически всем?

Правила жизни
Какие горячие напитки были популярны на Руси? Какие горячие напитки были популярны на Руси?

Ирина Кирилина рассказала, чем утоляли жажду на Руси

Культура.РФ
Открыть в приложении