Ключевой момент в эволюции жизни: когда клетки обрели митохондрии

Исследователи из Центра геномной регуляции Тони Габальдон и Александрос Питис в исследовании, опубликованном в престижном журнале Nature, проливают свет на один из важнейших этапов эволюции жизни: приобретение клетками митохондрий.

Первые живые организмы были одноклеточными, предшественниками современных бактерий. Эти клетки были простыми, но в ходе эволюции дали начало более сложной клеточной линии — эукариотам, или клеткам с ядром. Эукариоты породили самые сложные формы жизни на Земле, включая многоклеточные организмы, такие как животные, растения или грибы.

Одним из ключей к этой сложности являются митохондрии — клеточные органеллы, считающиеся генераторами клеточной энергии (хотя это не их единственная роль). Считается, что, обретя митохондрии, клетки смогли использовать больше энергии, что способствовало качественным скачкам в их структуре и организации.

До сих пор существовали разные теории о том, когда клетки приобрели митохондрии. Хотя есть консенсус относительно механизма («как») — первая митохондрия была бактерией, которая проникла в другую клетку и осталась в ней, — временные рамки оставались неясными.

Учёные проанализировали эволюцию белков, общих для всех сложных организмов. Они использовали разнообразные методы, чтобы датировать включение различных белков в эукариотическую линию.

Ключевые выводы:

• Поступление белков в эволюции эукариот происходило несколькими «волнами».
• Белки, связанные с приобретением древних митохондрий, соответствуют самой поздней волне.
• Это означает, что приобретение митохондрий произошло на позднем этапе клеточной эволюции, и клетка-хозяин к тому моменту уже обладала определённой степенью сложности.

Исследование позволяет поэтапно реконструировать то, что считается величайшим эволюционным скачком после происхождения жизни. Понимание того, как возникла и развивалась сложность, важно для познания механизмов, управляющих клетками и, как следствие, функционированием всех живых организмов.