Считается, что митохондрия — это бывшая бактерия, вступившая в симбиоз с будущей эукариотической клеткой. За время совместной жизни митохондрия утратила не только способность к независимому существованию, но и многие из своих генов. Известны и отдельные организмы, избавившиеся от митохондрий целиком, но одновременно они лишились и возможности дышать кислородом. Сейчас же американские исследователи нашли новое удивительное существо. Это одноклеточная динофлагеллята Amoebophyra ceratii, митохондрии которой не содержат ДНК, но продолжают полноценно работать.
Динофлагелляты Amoebophrya ceratii
© Ольга Скворцова
С тех пор как митохондрия поселилась внутри эукариотической клетки, она медленно, но верно теряет самостоятельность. Она еще может размножаться независимо от клетки хозяина и воевать с чужими митохондриями (как, например, происходит в яйцеклетке после оплодотворения), но отделиться уже не в силах, поскольку потеряла (на самом деле перенесла в ядро клетки) большинство своих генов.
Процесс «одомашнивания» митохондрии может идти разными темпами. У кого-то он «застрял» посередине, например у человека — наши митохондрии сохранили 37 собственных генов, без которых не могут полноценно существовать, а мутации в них приводят к тяжелым митохондриальным болезням. Кто-то научился снова обходиться без митохондрий, как некоторые паразитические амебы. У кого-то митохондрии еще сохраняются, но потеряли все свои гены до единого. Такие органеллы называют митосомами, они выполняют ряд функций митохондрий, но неспособны к главной — кислородному дыханию. Поэтому позволить себе митосому могут только анаэробные организмы. Чаще всего это паразиты, которые получают достаточно энергии и без кислорода.
Статья в свежем номере Science Advances рассказывает о новой промежуточной стадии в процессе упрощения митохондрии. Американские ученые внимательно рассмотрели морскую динофлагелляту Amoebophyra ceratii, нашли у нее митохондрии и все признаки кислородного дыхания, но не обнаружили никакой митохондриальной ДНК. Amoebophyra ceratii — одноклеточный паразит, она разрушает клетки фотосинтезирующих динофлагеллят, тех самых, что вызывают «водорослевое» цветение воды. Эта динофлагеллята внедряется в клетку хозяина, размножается там, а потом разрывает ее на части и продолжает делиться уже в воде.
Слева и в центре — здоровая динофлагеллятa Alexandrium и зараженная паразитом Amoebophyra, под оптическим микроскопом, справа — зараженная паразитом Amoebophyra динофлагеллята под эпифлуоресцентным микроскопом
© Yameng Lu
Несмотря на то что паразиты обычно во многом зависят от своего хозяина и поэтому теряют часть внутриклеточных процессов и генов, Amoebophyra ceratiiдовольно самостоятельна. Для полноценной жизни ей не хватает только нескольких незаменимых веществ, в основном — аминокислот, а большинство генов у нее на месте.
Зато динофлагеллята избавилась от ненужных органелл. Предки Amoebophyraумели фотосинтезировать, но никаких следов пластид (органелл, отвечающих за фотосинтез) в ее клетке не осталось. Митохондрия по-прежнему на месте, но полностью лишена ДНК. При этом в ней не хватает нескольких белков, но оставшиеся работают — органелла поглощает кислород и генерирует энергию, как и положено эукариотической митохондрии. Судя по всему, последние гены митохондрии Amoebophyra тоже «переехали» в ядро клетки, а значит, перед нами предельный вариант упрощения митохондрий, к которому, вероятно, однажды придут и другие эукариоты.
Источник: chrdk.ru
