Ученые из Карлова университета, Прага, обнаружили одноклеточные организмы — эукариоты, которые переложили энергоснабжение на сторонних поставщиков. До сих пор мы не были уверены, что настолько сложные существа способны снабжать себя энергией, не имея для этого специальных органелл внутри клетки. Открытие чешских ученых означает, что знакомый нам путь развития жизни на Земле — не единственный из возможных.

he Science Picture Company/Alamy Stock Photo
Митохондрия — энергетическая станция эукариотической клетки.
Первые организмы с ядром, но без митохондрий, обнаружены в кишечнике пушистой шиншиллы.

Люди, рыбы, насекомые и многие другие живые организмы относятся к эукариотам, прочие называются прокариотами. Сами слова «эукариот» и «прокариот» (от греч. ???- «ядро») говорят о наличии или отсутствии клеточного ядра, которое содержит ДНК, но до сих пор считалось, что кроме ядра эукариоты обязательно имеют и другие органеллы — митохондрии. Их задача — снабжать клетки энергией за счет окисления органических веществ.

По общепринятой версии митохондрии — это «ассимилировавшиеся мигранты» наших клеток: древние прокариотические одноклеточные, не умевшие пользоваться кислородом для окисления органики, «запускали» внутрь себя бактерии, способные это делать. В ходе эволюции «трудовые мигранты» стали неотъемлемой частью эукариотической клетки. Именно поэтому у митохондрий имеется собственная ДНК (мтДНК), унаследованная от бактерий. В процессе эволюции и в основной ДНК эукариот появились связанные с мтДНК участки — гены, кодирующие белки, благодаря которым митохондрия формируется и функционирует.

Внутри митохондрии Здесь производится тепло, электрический потенциал и АТФ.

С тех пор как было открыто происхождение митохондрий, ученые задавались вопросом: а разве этот способ — единственный, которым может развиваться жизнь? Неужели переход от прокариотов к эукариотам возможен только с помощью такого вот симбиоза? Симбиотическая теория была предложена еще в конце XIX века, и тогда же был начат квест. Биологи искали аналоговые эукариоты — те, что смогли выжить без митохондрий. В 80-х годах XX века была высказана гипотеза Архезоа о существовании целого класса одноклеточных, которые не претерпели стадию симбиоза с окисляющими бактериями, а пошли иным путем.

Их обнаруживали в пищеварительном и репродуктивном трактах разных животных; предполагалось, что в такой питательной среде они могут черпать энергию извне. В принадлежности к эукариотам без митохондрий подозревали, например, кишечную лямблию Giardia intestinalis, которая вызывает неприятные расстройства ЖКТ у человека, и некоторые другие виды. Возможно, в учебнике биологии вы читали о том, что науке известны эукариотические организмы без митохондрий — это значит, что учебник уже устарел. Последние исследования подтвердили, что митохондрии у лямблий когда-то были, просто редуцировались за ненадобностью. Об этом свидетельствуют недавно обнаруженные в ДНК «кандидатов в Архезоа» гены, отвечающие за кодирование протеинов митохондрий.

Влагалищная трихомонада Trichomonas vaginalis Один из «кандидатов» в Архезоа

Но поиск альтернативной жизни продолжается, и недавно в Карловом университете в Чехии группа биологов занялась изучением вида Monocercomonoides, обнаруженного в кишечнике домашней шиншиллы сотрудницы лаборатории.

Принципиально важен метод, которые использовали чешские ученые: ведь недостаточно заглянуть в микроскоп и не найти митохондрий в клетке. Сначала пришлось полностью расшифровать геном Monocercomonoides, а затем, сравнив его с геномом эукариотической клетки, удостовериться, что у Monocercomonoidesполностью отсутствуют участки генома, ответственные за деятельность митохондрий. Результаты говорят о том, что у Monocercomonoidesмитохондрий нет и никогда не было. А значит, наша ветвь эволюции — не единственная.

Как Monocercomonoides получают энергию, пока неизвестно. В кишечнике шиншиллы, где они живут, много питательных веществ, но мало кислорода, поэтому ученые предполагают, что бактерии могут использовать для окисления пищи энзимы своей цитоплазмы.

Результаты исследования опубликованы в журнале Сurrent Biology.