"Митохондрии-обманщики" могут извлекать выгоду из механизмов клеточного стресса

Митохондрии-обманщики могут использовать клеточные механизмы борьбы с нехваткой пищи у круглых червей, чтобы сохраняться, даже если это вредит благополучию организма.

Эти результаты, опубликованные в eLife, могут помочь понять эволюцию обмана и кооперативного поведения у разных организмов.

Митохондрии — это энергопроизводящие единицы внутри клеток, вероятно, произошедшие от бактерий. У них есть собственная ДНК, они потребляют ресурсы клетки и взамен дают ей энергию. Однако некоторые так называемые "митохондрии-обманщики" имеют вредные мутации ДНК, которые могут снижать выработку энергии и вредить организму. Почему эти обманщики сохраняются, несмотря на вред, оставалось неясным.

"Кооперация и обман — широко распространённые эволюционные стратегии", — говорит ведущий автор Брайан Гичслэнг, аспирант кафедры биологических наук Университета Вандербильта. — "В то время как обман даёт преимущество отдельным сущностям внутри группы, конкуренция между группами благоприятствует кооперации".

Исследователи изучили круглого червя Caenorhabiditis elegans, чтобы понять, как конкурирующие эволюционные давления внутри его клеток и в окружающей среде могут позволять митохондриям-обманщикам сохраняться.

Они измерили уровни обманщиков и типичных митохондрий в клетках червя. Оказалось, что внутри клеток для размножения митохондрий-обманщиков необходим белок DAF-16, который помогает клеткам переживать стресс. Когда черви сталкиваются с нехваткой пищи, митохондрии-обманщики становятся более вредными для своих хозяев, но только у тех, у кого нет DAF-16. "Это показывает, что нехватка пищи может усиливать эволюционный отбор против червей, несущих митохондрии-обманщики, но DAF-16 защищает их от этого", — объясняет Гичслэнг.

Результаты предполагают, что конкурирующие давления отбора внутри организма и в его среде могут объяснить, почему эгоизм и кооперация часто сосуществуют в популяциях.

"Способность справляться с дефицитом может способствовать терпимости на уровне группы к обману, непреднамеренно продлевая существование обманщиков", — говорит старший автор Маулик Патель, доцент кафедры биологических наук Университета Вандербильта.

"Поскольку эгоистичные митохондриальные геномы связаны с многочисленными расстройствами, а обман — это распространённая эволюционная стратегия, будет интересно применить наши методы для изучения более широкого набора вариантов обманщиков и видов-хозяев. Это может позволить нам лучше понять развитие митохондриальных расстройств или эволюционные принципы, лежащие в основе кооперации и обмана", — заключает Патель.