Учёные обнаружили сложные микроорганизмы с ядром и другими признаками строения эукариотов, у которых при этом отсутствует одна из главных составляющих – митохондрии. Это первые эукариоты с таким строением, обнаруженные биологами.
Эукариотическими организмами называют те организмы, клетки которых содержат ядро (в котором находится генетический аппарат), и особые органеллы, размножающиеся делением и окружённые мембраной — митохондрии и пластиды.
По своему строению (у них даже есть своя ДНК) и жизнедеятельности эти органеллы так похожи на бактерий, что учёные решили – они и являются потомками бактерий, вступившими в симбиотические отношения с эукариотами. Митохондрии работают энергетическими станциями клетки; их основная функция — окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии для генерации электрического потенциала, синтеза аденозинтрифосфата и выработки тепла.
Кроме эукариот, существуют прокариоты – одноклеточные живые организмы, у которых нет ядра и большинства органелл, включая митохондрий. В результате, все клеточные организмы поделены на эукариоты (с ядром и митохондриями) и прокариоты (без них). Но теперь, похоже, учёным придётся переписывать учебники биологии.
"[Митохондрии] рассматривались как необходимые составляющие эукариотических клеток и самим признаком таких клеток",- делится наблюдениями Анна Карнковская [Anna Karnkowska], исследователь эволюционной биологии в Университете Британской Колумбии.
Учёные давно пытались найти сложные клеточные организмы, лишённые митохондрий, и один раз им даже показалось, что они нашли такой организм – это были лямблии, кишечные паразиты, живущие в кишечнике у человека и птиц. Однако вскоре выяснилось, что хотя они лишены митохондрий и аппарата Гольджи, у них есть рудиментарные митохондрии — митосомы, имеющие двойную мембрану и снабжаемые белками тем же способом, что и митохондрии, но лишённые генетического материала.
Одна из основных функций митохондрий – сборка железосерных кластеров для определённых белков. Так что, даже если микроб получает энергию каким-то экзотическим способом, и у него есть некие органеллы, которые не похожи на митохондрии людей – это всё равно будут митохондрии.
Так что исследователи искали именно такие, рудиментарные органеллы, выполняющие функции митохондрий, в новом микробе, выделенном из кишечной микрофлоры шиншиллы. Но после расшифровки ДНК оказалось, что микроорганизм не производит вообще никаких митохондриальных белков. «Это было для нас огромным сюрпризом,- поясняет Анна. – В теории такая ситуация должна была просто убить эту клетку – она не должна существовать».
Судя по всему, микроорганизмы используют другой механизм для сборки железосерных кластеров, который они переняли у бактерий. При этом учёные уверены, что эти микроорганизмы не являются переходным звеном между прокариотами и эукариотами, а просто демонстрируют нам, насколько гибкой может быть жизнь.
«Они живут в среде при отсутствии кислорода, и поэтому им не нужна та сложная химия, которая нужна нам с вами для выживания наших клеток,- поясняет Марк ван дер Гизен [Mark Van Der Giezen], исследователь в области эволюционной биохимии Эксетерского университета. – Этот организм сумел приспособиться к среде, утеряв органеллу, которая в любом учебнике представлена неотъемлемым свойством эукариот. Это удивительно. Это показывает, насколько творчески подходит жизнь к тому, чтобы продлить своё существование».
Комментарии (33)
EndUser
14.05.2016 00:23Что значит «гибкой»? Эукариоты — эволюция. Или есть прокариоты с митохондриями?
Zenitchik
14.05.2016 00:53Я на вскидку назову два механизма получения энергии, для которых не требуются митохондрии: фотосинтез и гликолиз.
soshnikov
14.05.2016 01:10Я на вскидку назову много чего :)
Но если бы вы объясники митохондрии и гликолиз, раз уж в теме, я бы сказал спасибо.
whex
14.05.2016 08:32При гликолизе не нужен кислород, с одной молекулы глюкозы получается две молекулы АТФ.
А в митоходндриях происходит цикл Кребса, ему требуется кислород. Достаточно сложная штука, но в результате на 1 молекулу глюкозы приходится 30-32 молекул АТФ.
Грубо говоря, энергоэффективность расщепления глюкозы в митохондриях в 15 раз выше.
SilverHorse
14.05.2016 12:08Фотосинтез протекает в хлоропластах, аэробный гликолиз — в тех же митохондриях. Для каждого процесса есть свои органеллы, суть новости тут в том, что нашли организм, в котором энергетические реакции протекают «не там, где надо», при этом эффективность таких реакций достаточная для существования такого организма без митохондрий.
Zenitchik
14.05.2016 13:20Многим организмам для существования достаточно анаэробного гликолиза.
Я имею в виду, что не вижу причин, почему не мог бы существовать организм без митохондрий.
ttools
14.05.2016 12:41Т.е. ядро отсутствует, но генетический аппарат в каком-то виде присутствует, если удалось расшифровать ДНК? Когда про отсутствие ядра прочитал подумал, что это переворот в знании человечества об эволюции, т.к. найден первый живой организм без генетического аппарата!
whex
14.05.2016 12:59Отсутствие ядра — это ещё не отсутствие генетического материала. Ядро — всего лишь «контейнер» для части этого материала, если сильно упрощать.
ttools
14.05.2016 13:08Я не специалист. А разве копирование ДНК/РНК у клеток происходит не внутри ядра? Известны ли еще клетки без ядра?
whex
14.05.2016 13:49+3Ну, под «копированием» ДНК можно понимать кучу различных процессов, часть из них происходит в ядре, часть — в цитоплазме.
Да, таких организмов целое царство — Археи.
Есть предположение, что великое пермское вымирание — их жгутиков дело.
potan
15.05.2016 21:03Бактерии и археи не имеют ядра.
Да и у большенства эукариот (клеток с ядрами) перед делением ядро разрушается и в дочерних клетка строится заново.
Vindicar
14.05.2016 13:08+2У прокариот, если не путаю, генетический материал просто болтается внутри клетки.
sumanai
14.05.2016 20:46+1> Т.е. ядро отсутствует,
Вроде наоборот:
> Учёные обнаружили сложные микроорганизмы с ядром
Erenzil
15.05.2016 00:43+3то что нету митохондрий в клетке с ядром, еще не значит что клетка невозможна. прокариоты же живут как-то.
mkovalevich
15.05.2016 17:54Строго говоря, митохондрии это понятие растяжимое) т.к. их функция в обычных случаях далеко не только синтез АТФ и «тепла», а участие в информационно-функциональных процессах на как минимум двух уровнях (и сборка железосерных кластеров — не в первых рядах). Поэтому бывает, что огранеллы подобные митохондриям выполняют некоторые, но не все функции. И конечно, можно жить и без них, реализуя те же функции другими способами.
В статье вывод об отсутствии мт — исключительно на основании анализа генома, отсутствие мтДНК и типичных сигнатурных генов, свидительствующих о мт, никакого более прямого исследования вроде микроскопии. Полно рассуждений в стиле
We performed in silico prediction of mitochondrial targeting signals in the predicted Monocercomonoides sp. proteome and identified 107 candidate proteins (Figure 2A; Experimental Procedures; Table S6A). The presence of a predicted targeting signal by itself does not prove the targeting, as such amino acid sequences can also appear at random [27]. Functional annotation revealed that a majority of proteins recovered by this search fall into the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) category “genetic information processing.” Given the absence of a mitochondrial genome, or organellar translation machinery, it is unlikely that these proteins function in an MRO.
Иначе говоря, мы сделали предсказание, нашли кое-что, но отбросили, как слишком общее (или непонятное).
В целом конечно уникальность очевидно есть, просто способ рассуждения не очень обрадовал) вместе с неполным объятием функций мт.
potan
15.05.2016 21:06+1Митохондрии произошли от внутриклеточных симбиотов. До того, как этих симбиотов удалось приручить, предки эукариот так-то жили.
Возможно, обнаруженные организмы не лишились митохондрий, а ни когда их не имели.
Duti_Fruti
18.05.2016 10:48Есть одна теория возникновения ядра. И она основана на симбиозе.
В данный момент читаю «энергия, секс, самоубийство». Интересное чтиво на данную тему.
Duti_Fruti
18.05.2016 10:45Кроме дыхания, есть еще брожение. Оно более сложное, чем кислородное, но менее эффективно.
Очень желтая статья. Не сказано откуда все же берется энергия. Полностью ее отсутствовать не может, иначе она не живая.
soshnikov
alisarus vulgaris — нашли чем удивить.