Прапрапрабабушка митохондрии

В 1890 году в Лейпциге была опубликована книга немецкого исследователя А. Альтмана "Элементарные организмы и их роль в клетке". А. Альтман был цитологом, специалистом по изучению строения и жизни клетки. Рассматривая клетку под обыкновенным световым микроскопом, исследователь пришел к заключению, что митохондрии очень напоминают простейшие микроорганизмы, которые способны к саморазмножению.

Прошло почти восемьдесят лет. Цитологи были теперь вооружены самой современной научной техникой. И вот в 1969 году американский исследователь М. Насса провел опыты, которые произвели сильное впечатление в мире ученых.

М. Насса работал с живыми клетками соединительной ткани лабораторной мыши, фибробластами. Эти клетки обладают одной необычной особенностью: они способны "поедать" чужеродные частицы. Фибробласт как бы обволакивает чужеродную частицу, образует вокруг нее пузырек и постепенно ее переваривает. Когда к фибробластам добавляли митохондрии, убитые нагреванием, клетки так и поступали. Образовывали вокруг мертвых митохондрий пузырек и переваривали их. Но если к клеткам соединительной ткани добавляли живые митохондрии, картина менялась: фибробласты захватывали живые митохондрии, но не переваривали их.

В растительных клетках есть образования, подобные митохондриям,- хлоропласты. Если к клеткам соединительной ткани добавляли хлоропласты, то они чувствовали себя там превосходно. Никаких попыток к их перевариванию не предпринималось, и через пять суток существования в чреве клеток соединительной ткани хлоропласты были по-прежнему жизнеспособны.

Возникает вопрос: насколько независимы от целой клетки митохондрии и хлоропласты? Ведь недаром некоторые исследователи полагают, что современные митохондрии из клеток млекопитающих - это далекие потомки одних из самых древних обитателей нашей планеты - бактерий. А хлоропласты? У них тоже есть столь же древние предки - простейшие водоросли. Такое предположение далеко не случайно. Между митохондриями и бактериями немало общих черт. Химический состав мембран бактерий и внутренних мембран митохондрий весьма близок.

Но, пожалуй, наибольшее впечатление произвели дальнейшие работы американского биохимика М. Нассы. Он и его сотрудники обнаружили в митохондриях свою особую дезоксирибонуклеиновую кислоту. В митохондриях "самая золотая из всех молекул" имела форму не двухнитевой спирали, а кольца. Но это была самая настоящая дезоксирибонуклеиновая кислота. И вот что важно: ДНК, имеющую форму кольца, находили только в бактериях. ДНК всех многоклеточных организмов имеет форму спирали.

А вот еще черты сходства. Лекарства, которые угнетают жизнедеятельность бактерий, обычно тормозят синтез белка. Эти же лекарства угнетали и синтез белка в митохондриях. Даже те участки в митохондриях, где происходит синтез белка, были похожи на "белковые фабрики" бактерий.

Конечно, было бы несправедливым не рассказать и о трудностях, с которыми встречается гипотеза бактериального происхождения митохондрий.

ДНК митохондрий, в сущности, генетический материал этих частиц. Так вот, она довольно-таки однообразна по своему строению. А из этого неумолимо следует, что ее будет "не хватать", чтобы отдавать "команды" для синтеза самых разнообразных белков митохондрий. Ее "хватит" на синтез только немногим более 30 белков, а ведь их в митохондрии значительно больше. Было подсчитано, например, что митохондрии способны синтезировать только 20 процентов собственного белка, а остальные 80 должны поступать извне, из жидкого содержимого клетки. А если так, "то этими 80 процентами "командуют" гены, находящиеся в ядре клетки.

Прапрапрабабушка митохондрии

Таковы некоторые возражения против гипотезы происхождения митохондрий из бактерий, и хлоропластов - из древних простейших водорослей.

Конечно, митохондрия - не бактерия. За многие миллионы лет эволюционного процесса исходная бактериальная форма, если она и была, претерпела существенные изменения. По-видимому, бактерии вступили в определенный тип мирного сосуществования с многоклеточными организмами и в результате этого изменились сами.