caenogenesis (caenogenesis) wrote,
caenogenesis
caenogenesis

Category:

Митохондрии (продолжение)

Итак, с происхождением митохондрий все сложнее, чем я говорил в предыдущей записи. На самом деле сейчас конкурируют по меньшей мере два сценария происхождения эукариот - "раннемитохондриальный" (mito-early) и "позднемитохондриальный" (mito-late). Первый предполагает, что появление митохондрий было очень ранним событием, может быть, даже запустившим эукариогенез как таковой. Второй гораздо ближе к классическому представлению: сначала сформировалась полноценная эукариотная клетка, с ядром, мембранными органеллами и фагоцитозом, а потом она "заглотила" митохондрию и сделала ее своим симбионтом. Промежуточный сценарий (mito-intermediate) в принципе тоже возможен:



Когда теория симбиогенеза только утвердилась, "позднемитохондриальный" сценарий казался настолько очевидным, что ему и альтернатив не искали. Ведь у сложившейся эукариотной клетки есть готовый инструмент для обзаведения симбионтами - фагоцитоз! Так уж наверно, им она и воспользовалась. Пластиды (вторая группа симбиотических органелл) совершенно достоверно приобретались именно так, причем не один раз. Но пластиды есть далеко не у всех эукариот, и наряду с группами, потерявшими их вторично (таких достаточно много) есть целые крупные ветви, которые вообще никогда никаких пластид не имели. Как я уже говорил, с митохондриями ситуация радикально другая. Абсолютно у всех современных эукариот, известных науке, есть или митохондрии, или их те или иные остатки. Вот это и привело к идее, что митохондрии не просто появились раньше пластид (тут-то нет никаких сомнений), но и сам механизм их возникновения был принципиально иным. Результатом стала целая волна "раннемитохондриальных" гипотез (Ettema, 2016).
Недавняя статья на Элементах рассказывает о работе испанских биоинформатиков, применивших очень изощренную методику обработки данных (не буду притворяться, что я в ней разобрался). Так вот, биоинформатический анализ показал, что эукариотные белки делятся на три группы по уровню древности. К самой древней группе относятся белки архейного происхождения, в основном ядерные и (или) выполняющие функции, связанные с передачей генетической информации (репликация, транскрипция, трансляция). Эти белки унаследованы прямо от архей, которые были предками эукариот.
Более молодые белки имеют бактериальное происхождение и локализуются в цитоплазме. Их функции часто связаны с мембранными структурами - эндоплазматической сетью (ЭПС) и аппаратом Гольджи. Эти белки были заимствованы не от одной группы бактерий, а от нескольких разных - вероятнее всего, путем горизонтального переноса генов, когда архейный предок жил в составе какой-то сложной многовидовой колонии. Надо сказать, что все это соответствует и модели Кунина, и модели Баумов, и вообще представлениям, которые в последние годы стали общепринятыми.
А вот третья группа белков - самая молодая - происходит от альфа-протеобактерий и локализуется в митохондриях. Несомненно, они были приобретены вместе с бактериальными симбионтами, которые этими самыми митохондриями стали. Вот это уже противоречит модели Кунина, которая, совсем наоборот, предполагает, что симбиоз с предками митохондрий был "триггером эукариотизации": сначала появились они, а потом ЭПС, ядро и все остальное. Кунин предлагал "раннемитохондриальный" сценарий, а теперь, если результаты испанских биоинформатиков - не артефакт, преимущество переходит обратно на сторону "позднемитохондриального". Получается, что "субъектом", который приобрел митохондрии, была сложная клетка, уже являвшаяся генетической химерой, то есть совмещавшая в себе архейные и бактериальные гены.
Тем не менее расставаться с моделью Кунина я бы не спешил. Если архейная клетка к моменту захвата митохондрий уже имела множество бактериальных генов, возникает вопрос: откуда она этих генов набралась? А как раз модель Кунина дает на этот вопрос очень внятный ответ. Кунин считает, что предком эукариот была неподвижная архея, имевшая зачатки цитоскелета и в связи с этим создавшая крупную "ветвящуюся" клетку с множеством складок внешней поверхности. В этих складках поселились многочисленные бактерии - и альфа-протеобактерии, и разные другие. Альфа-протеобактерии в дальнейшем были захвачены архейной клеткой внутрь и стали митохондриями. Все остальные бактерии захвачены внутрь не были и эндосимбионтами не стали (скорее всего потому, что архейной клетке это было не так выгодно), но генами все равно щедро "поделились".
Tags: эукариоты
Subscribe

  • Опрос

  • 100

    источник источник Поздравляю с годовщиной рождения величайшего писателя XX века. * * * Когда сын Станислава Лема, Томаш, изучал физику…

  • Цитаты без комментариев

    Мой покойный отец, биолог Сергей Васильевич Аверинцев, кончил в своё время классическую гимназию, глубоко чувствовал музыку латинского стиха и читал…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 11 comments

  • Опрос

  • 100

    источник источник Поздравляю с годовщиной рождения величайшего писателя XX века. * * * Когда сын Станислава Лема, Томаш, изучал физику…

  • Цитаты без комментариев

    Мой покойный отец, биолог Сергей Васильевич Аверинцев, кончил в своё время классическую гимназию, глубоко чувствовал музыку латинского стиха и читал…