Митохондрии – «энергетические станции», вырабатывающие молекулы АТФ, – считаются жизненно важными органеллами всех эукариотических клеток животных, растений и других организмов. Чешские ученые обнаружили первых эукариот, полностью лишенных митохондрий. Сообщение о находке опубликовано журналом Cell.
Митохондрии стали результатом симбиогенеза, в ходе которого древняя про-эукариотическая клетка поглотила бактерию, способную проводить эффективное кислородное дыхание для синтеза основных носителей энергии, молекул АТФ. После миллиардов лет коэволюции митохондрии утратили практически все гены, хотя сохранили небольшие молекулы кольцевой ДНК и двойные мембраны, рибосомы бактериального типа и другие признаки прокариот.
Для эукариотических клеток «высших» организмов наличие митохондрий считается почти столь же важным признаком, что и ядро, окружающее ДНК. Прежние сообщения об обнаружении утративших митохондрии эукариот не подтверждались. Такой организм нашелся лишь теперь – им оказались протисты Monocercomonoides, родственные таким паразитам как трихомонады и кишечные лямблии.
У некоторых представителей этой группы (Excavata) отмечается редукция митохондрий, превратившихся в более простые органеллы, приспособленные для работы в анаэробных (бескислородных) условиях. Однако у Monocercomonoides они исчезли, видимо, полностью. Группа пражских биологов под руководством профессора Карлова из университета Владимира Хампля (Vladimír Hampl) исследовали Monocercomonoides, выделенные из кишечника шиншиллы, принадлежащей одному из авторов работы. Проведя секвенирование их ДНК, ученые не обнаружили ни одного митохондриального гена.
Авторы не считают Monocercomonoides «живыми ископаемыми», сохранившимися с тех времен, когда прото-эукариоты еще не захватили будущую митохондрию. Скорее всего, утрата митохондрий стала вторичной, связанной с анаэробными условиями, в которых обитают эти протисты. Отсутствие кислорода вынудило их не просто редуцировать митохондрии, как это произошло с некоторыми их родственниками, но и резко перестроить другие ключевые процессы, полностью отказавшись от этих органелл.
Ученые показали, что вместе с митохондриями их клетки утеряли способность синтезировать комплекс железосерных кластеров ISC (Iron-Sulfur Clasters). Эти кофакторы входят в состав целого ряда митохондриальных белков и нужны как для клеточного дыхания, так и для многих других окислительно-восстановительных процессов. У Monocercomonoides эту функцию взяли на себя цитозольные белки системы SUF (Sulfur Mobilisation System), гены которых, видимо, были получены горизонтальным переносом от бактерий – и позволили утерять митохондрии окончательно.
Роман Фишман