Испанские биоинфроматики вычислили, когда клетки научились дышать

Фото: NIH Image Gallery /flickr

В новом исследовании ученые проследили эволюцию белков, общих для большинства эукариотических (имеющих ядро) клеток, чтобы определить, в какой момент те «обзавелись» митохондриями — органеллами клеточного дыхания. Результаты анализа показали, что митохондрии появились только на поздних этапах развития эукариотических клеток.

Принято считать, что эволюционно первыми возникли более простые клетки, генетическая информация которых не была «упакована» в ядре — прокариоты («доядерные»). Лишь затем появились более сложные по строению клетки с настоящим ядром — эукариоты. Для всех известных на сегодняшний день эукариотических клеток характерно наличие двумембранных органелл — митохондрий, отвечающих за энергетический обмен клеток и обладающих собственной ДНК.

Считается, что митохондрии появились, когда будущие эукариоты «захватили» более мелких прокариотических соседей, однако вопрос о том, произошло это до или после формирования ядра, остается открытым. В новой работе, опубликованной в журнале Nature, двоим исследователям из Испании удалось оценить, в какой момент у эукариотических клеток появились митохондрии.

Целью исследования ученые поставили проверку двух гипотез: «мито-ранней», согласно которой обретение митохондрий было одной из движущих сил формирования эукариотов и «мито-поздней», которая объясняет возможность «захвата» митохондрий предсуществующей сложностью предков эукариот. Для этого специалисты применяли биоинформатические подходы, в частности — данные филогеномики, лежащей на пересечении эволюции и геномики.

Проследив эволюцию белков, общих для всех сложных организмов, ученые выяснили, что те белки, которые вовлечены в формирование митохондрий, появились позже, чем большинство белков других органелл. Согласно данным, которые получили ученые, белковая эволюция эукариот происходила в несколько этапов, и приобретение митохондрий можно отнести к более поздним этапам, когда клетки уже обладали некоторой сложностью структуры.

По словам авторов работы, результаты их исследования помогут разбить на этапы процесс, который считается «величайшим эволюционным скачком после возникновения жизни». Приобретение митохондрий дало эукариотам ряд эволюционных преимуществ, поэтому многие современные исследования направлены на изучение процессов, происходящих в митохондриях. К примеру, недавно ученые из МГУ совместно с зарубежными коллегами разработали неразрушающую методику наблюдения митохондрий в реальном времени.
Теги:

Читать еще на Чердаке: