Человек не может существовать без митохондрий, органелл, которые являются «электростанциями» большинства клеток. Учёные считали, что без них не могут существовать и другие эукариоты – организмы, имеющие ядра в своих клетках. К эукариотам кроме людей, напомним, принадлежат другие животные, растения, грибы и различные микроскопические существа.
Но новое исследование выявило первых эукариотов, которые лишены митохондрий. Теперь учёные предполагают, что наша ветвь на древе жизни может быть более универсальной, чем считалось прежде.
«В среде с пониженной концентрацией кислорода у эукаритов часто наблюдалась ослабленная работа митохондрий, но считалось, что некоторые из функций настолько важны, что и наличие митохондрий очень важно», — объясняет автор исследования Анна Карнковская (Anna Karnkowska).
«Это открытие имеет фундаментальное значение, — говорит эволюционный биолог Евгений Кунин (Eugene Koonin) из Национального центра биотехнологической информации США. – Теперь мы знаем, что эукариоты могут существовать без каких-либо следов митохондрий».
По мнению учёных, митохондрии – это потомки бактерий, которые обосновались внутри первичных эукариотических клеток и, в конечном счёте, стали «электростанциями» для своих новых хозяев.
И хотя митохондрии является «фирменной чертой» эукариотов, учёные давно задавались вопросом, могут ли некоторые из них избавиться от этих органелл (как-никак чужаки).
Некоторое время казалось, что вызывающие диарею микробы вида Giardia intestinalis не имеют митохондрий, но при более тщательном рассмотрении выяснилось, что они и другие «подозреваемые» содержали «сжатые» версии органелл.
Для нового исследования группа учёных под руководством эволюционного биолога Анны Карнковской и её коллеги Владимира Гампла (Vladimir Hampl) из Карлова университета в Праге проверили другого кандидата — организмы рода Monocercomonoides. Одноклеточные организмы «родом» из кишечника шиншиллы, которая принадлежала одному из членов лаборатории.
Учёные решили изучить эти организмы, поскольку они принадлежали к группе микробов, которые, как считали исследователи, утратили свои митохондрии.
Когда учёные секвенировали (проанализировали) геном Monocercomonoides, они не обнаружили никаких признаков митохондриальных генов. Поясним, что эти органеллы несут свою собственную ДНК.
Более тщательное исследование показало, что организм лишён всех ключевых белков, которые позволяют митохондриям функционировать.
По словам специалистов, Monocercomonoides, вероятно, не нужны митохондрии из-за особенностей места их проживания. Питательные вещества присутствуют там в изобилии, нет только кислорода, который необходим митохондриям для производства энергии. Вместо того чтобы полагаться на митохондрии, организм, скорее всего, использует фермент в своей цитоплазме для расщепления «пищи» и получения энергии, полагают авторы научной работы.
Но производство энергии – это не единственная проблема, которую Monocercomonoides решает. Митохондрия также обеспечивает клетку кластерами железа и серы, которые являются незаменимыми помощниками для различных белков.
По всей видимости, Monocercomonoides придумали обходной путь, позаимствовав некоторые бактериальные гены, которые выполняют ту же функцию, считают учёные.
По мнению других биологов, это очень убедительное исследование. Но, чтобы ещё больше укрепить его, необходимо провести детальный микроскопический анализ, чтобы подтвердить отсутствие органелл.
Эволюционный биохимик Марк фан дер Гицен (Mark van der Giezen) из Университета Эксетера также хочет видеть больше доказательств, но всё же считает, что это исследование расширяет наше представление о возможностях эукариотов.
«Оно показывает, что эукариотическая жизнь является более гибкой, чем это описано в учебниках», — замечает он.
Результаты исследования были представлены в статье научного журнала Current Biology.
Добавим, что ранее переосмыслить эволюционную историю учёных заставляла обычная морская губка и удивительные зелёные водоросли.
Автор: Евгения Ефимова