Сегодня рассмотрим фундаментальную роль митохондрий в происхождении, эволюции и судьбе сложной жизни на Земле, чтобы показать, что без митохондрий не могли бы существовать ни сложные клетки, ни многоклеточные организмы, ни такие процессы, как половое размножение, старение или смерть. Через призму энергетики переосмыслить саму суть жизни и её ограничения.
Эукариоты (все сложные формы жизни, включая человека) возникли в результате принятой гипотезы эндосимбиоза. Около двух миллиардов лет назад одна простая клетка (прокариот) поглотила другую, но не переварила её, а вступила с ней в симбиотическую связь. Поглощённая клетка стала митохондрией – органеллой, способной эффективно вырабатывать энергию, которая дала возможность новообразованной клетке развивать большую геномную сложность, использовать разнообразные метаболические пути. В конечном счёте, эволюционировать в эукариота – клетку, из которой возникли все животные, растения и грибы.
Митохондрии обеспечивают выработку АТФ (универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах) с помощью окислительного фосфорилирования. Это позволило клетке иметь больший геном, разнообразные метаболические пути и сложную внутреннюю структуру. Без митохондрий жизнь оставалась бы на уровне бактерий.
Митохондрии обладают собственной ДНК, что служит доказательством их бактериального происхождения. Однако, в процессе эволюции большинство генов митохондрий было перенесено в ядро клетки. Тем не менее, митохондриальная ДНК сохраняет определённые, жизненно важные гены, связанные с выработкой энергии. Интересно, что митохондриальная ДНК передаётся исключительно по материнской линии, что имеет важные эволюционные и медицинские последствия. Есть гипотеза, что половое размножение появилось как способ поддерживать генетическое соответствие между митохондриальной и ядерной ДНК, минимизируя вред от мутаций и обеспечивая стабильность клеточной энергетики. Сексуальность – с точки зрения биологии – не является побочным продуктом, а адаптацией, вызванной необходимостью сохранять энергетическую эффективность организма.
Митохондрии не только производят энергию, но и являются источником активных форм кислорода, вызывающих окислительный стресс. Это приводит к накоплению повреждений, что связано со старением. Также митохондрии участвуют в апоптозе – программируемой клеточной смерти, которая необходима для развития организма и защиты от рака.
На основе энергетических расчётов можно сделать вывод: только митохондрии обеспечивают энергетические условия, необходимые для существования сложной жизни. Это объясняет, почему эукариоты возникли лишь однажды за всю историю Земли, и почему разумная жизнь во Вселенной может быть редкостью.
Эта теория бросает вызов традиционному взгляду на эволюцию как результат исключительно генетических мутаций и отбора. Энергетика клетки – фундамент, на котором строится вся биология. Через призму митохондрий раскрывается глубинная взаимосвязь между молекулярной биохимией и «высшими» вопросами: почему мы стареем, зачем нужен пол, откуда берётся смерть и как возможна разумная жизнь.
Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями или в соцсетях — возможно, именно они сейчас ищут такой материал.
Напишите в комментариях, что было самым полезным, а также ваши пожелания и вопросы — нам действительно важно ваше мнение.
Подпишитесь на обновления, чтобы не пропустить новые статьи.
А ваш лайк — как аплодисменты после хорошего выступления, они вдохновляют нас работать ещё лучше!