Израильские ученые на днях сообщили об обнаружении животного, клетки которого не имеют митохондрий — важнейших клеточных органелл, исполняющих невосполняемые функции. Сообщение произвело фурор среди биологов. Викитория постаралась разобраться, в чем необычность такого организма.
Главная функция метахондрии в клетке — синтез аденозинтрифосфата (АТФ), являющимся универсальным источником энергии для биохимических процессов как на клеточном уровне, так и на уровне органов. Митохондрия — своего рода генератор энергии, АТФ — средство для ее аккумулирования (батарейка). В частности, АТФ используется при образовании ферментов в живом организме. При этом в качестве окислителя используется кислород, а соответствующий процесс биологи называют внутриклеточным дыханием. До сих пор наличие митохондрий у животных считалось аксиомой.
Митохондрии выполняют огромную работу. Для понимания его объема приведем наглядный пример: время «жизни» каждой молекулы АТФ в организме человека не превышает минуты, в течение суток вырабатывается 40 килограммов АТФ, а одновременно в организме его присутствует 250 граммов.
При этом наличие в клетках этих органелл — результат эволюции. Митохондрия — это бактерия, внедрившаяся в клетку 600 миллионов лет назад и оставшаяся там навсегда. Точно неизвестно, бактерия ли «напросилась» в эукариотическую клетку или клетка захватила и стала эксплуатировать микроорганизмы, умеющие делиться энергией и использовать «лишний» кислород, но факт остается фактом: этот своеобразный симбиоз привел к формированию одного из самых сложных клеточных процессов, без которых сегодня биохимию животного организма трудно и представить.
Благодаря своему «бактериальному» происхождению митохондрия в клетке в известной степени автономна. У неё есть даже собственный наследственный материал (ДНК), отличный от того, что находится в ядре. У большинства организмов митохондриальная ДНК наследуется по материнской линии. В состав митохондрий входят и РНК, и рибосомы. Это своего рода клетка в клетке. Она способна синтезировать собственные белки, а недостающие берет из цитоплазмы клетки. При одних условиях митохондрия может убить клетку-хозяина, при других, организовать ее бесконечное деление. Многие ученые именно с деятельностью митохондрий связывают процессы старения и возникновения злокачественных опухолей.
Количество митохондрий в клетках отличается огромным разнообразием: от одной на клетку у хлореллы и эвглены до 500 тысяч у амебы. У многоклеточных организмов количество митохондрий зависит от ткани, к которой относится клетка — наибольшее количество в клетках мышечной ткани, которым необходимо большое количество энергии. Можно сказать, что в среднем эукариотическая клетка содержит 2000 митохондрий, которые занимают до четверти объема клетки.
В общем, можно сказать, что однажды заполучив митохондрию, эукариотические клетки уже не могут без нее обходиться. В научном мире шли вялые дискуссии о возможности существования аэробных эукариотических организмов без метохондрий, но в целом этот вопрос считался решенным.
Теперь становится понятно, почему открытие биологов из Тель-Авивского университета наделало столько шума в научном мире. Существование «безметахондриального» животного в некоторой степени противоречит всему изученному в биологии, ниспровергает авторитеты, а возможно, и рушит карьеры. А возмутителем спокойствия оказался паразит лососевых рыб Henneguya salminicola, который является отдаленным родственником медуз. Отсутствие в его клетках митохондрий указывает на то, что аэробное дыхание в этом организме осуществляется каким-то иным, еще неизвестным науке способом. Жизненный цикл паразита проходит между лососевыми рыбами, где живут взрослые особи, и нематодами, в которых обитают споры.
Впрочем, некие органеллы, отдаленно напоминающие митохондрии, но не выполняющие большинства присущих им функций, у паразитов есть. Ученые считают это следствием деградации, которая в разных проявлениях свойственна всем паразитическим организмам.
Пока исследователи пришли к двум выводам: первый гласит, что животное каким-то удивительным образом обходится без кислорода, а второй, что необходимые для жизнедеятельности молекулы АТФ паразит ворует у своего хозяина. Есть и еще кое-что: открытие столь уникальной особенности должно открыть пути борьбы с паразитами ценных промысловых рыб.
