Првиот еукариотски организам без митохондрија

Хидроелектраните произведуваат електрична енергија користејќи ја потенцијалната енергија на водата, додека пак термоелектраните низ неколку чекори ја претвараат хемиската и нуклеарната енергија на горивата во електрична енергија. Нашите тела се одреден вид на електрани, каде што метаболошките процеси ја претваараат храната што ја консумираме во енергија за дишење, движење, топлина и други основни процеси. Оваа конверзија се случува во секоја наша клетка, во еден тип на органели што се есенцијални за нашиот опстанок токму поради производството на енергија, и без кои сите еукариоти не би постоеле: митохондриите. Присуството на митохондрии e дел од дефиницијата за еукариотска клетка. Во нив, органските молекули се претвараат во хемиска енергија што клетките може да ја користат, произведувајќи “молекуларна валута“, т.е. аденозин трифосфат (АТФ). Овој процес се нарекува клеточно дишење [1]. Иако митохондриите се илустрирани како органели во вид на грав, нивниот облик е непостојан и формираат динамични мрежи, со меѓусебно одделување и спојување (Слика 1).

Слика 1
Слика 1. Илустрација на митохондрија и нејзините компоненти (лево); Локализација на митохондрии во клетка, визуелизирани преку лабораториски метод (immunostaining) (десно) (Адаптирано од [2]).

Но, за прв пат пред кратко време, докази за отсуство на митохондрии во еукариотска клетка беа објавени, презентирајќи знаење што би можело да допринесе до подобро разбирање на еволуцијата на едноклеточните еукариотски организми и предизвикувајќи изненадување меѓу научниците и потврда за поодамнешни сомневања за вакво нешто [3]. Митохондриите имаат своја генетска информација (геном) и свои протеини, кои еволуирале со текот на времето и одредени фунцкии се изгубиле, појавиле или биле модифицирани [4], но сите еукариоти досега проучени имаат присуство на митохондрии или митохондрион-поврзани органели. Секвенцирање на геномот на едноклеточниот еукариотски организам Monocercomonoides, вид на праживотно, кое живее во цревата на чинчила (вид глодар) (Слика 2), според најновото истражување покажало отсуство на гени и протеини од митохондрија. Исто, така отсуство на ензими коишто се вклучени во синтеза на кардиолипин (cardiolipin), фосфолипиди кои се присутни во мембрани низ кои се пренесува енергија, како во тие на митохондриите, било потврдено [3].

Слика 2
Слика 2. Чинчила, вид глодар, (лево) [5] во чии црева живее и од каде бил изолиран едноклеточниот еукариот Monocercomonoides (десно) кој е прогласен за првиот без-митохондриски еукариот.

Интересен е фактот што специфичен механизам во митохондриите, поврзан со железо-сулфур кластери (Fe-S clusters (ISC)), во организмот Monocercomonoides е променет со бактериски систем. Овие железо-сулфур кластери играат улога во трансферот на електрони во митохондриите за време на охидационо-редукционите реакции. Кај бактериите ова се случува преку мобилизација на сулфур (SUF – sulfur transport system)3. Добивањето на овој бактериски систем во организмот е најверојатно пред комплетното губење на митахондрискиот систем, во некој од предците на Monocercomonoides и со тоа го прави прв без-митохондриски еукариот.

Слика 3
Слика 3. Илустрација како загубата на митохондрискиот систем на железо-сулфур кластери (ISC) бил заменет со бактериски систем во организмот Monocercomonoides. Анаеробични организми, кои можат да живеат во без кислородни околини, имаат митохондрион поврзани органели што им помагаат при клеточното дишење. Сепак во Monocercomonoides овој систем не е присутен и е сосема заменет со бактериски, преку еволуционен пат. (Адаптирано од [3]).

Како овој организам произведува енергија без митохондрии? Најверојатно фактот што живее во околина (цревата на чинчила) каде што нема големо количество на кислород потребно за работата на митохондриите, но има доволно хранливи материи, довело до користење на ензими присутни во неговата цитоплазма кои помагаат во процесирањето на органските материи и производство на енергија.
Најблиските “роднини“ на Monocercomonoides сепак имаат присуство на мали митохондрии, сугестирајќи дека овој организам ги отфрлил истите “неодамна“ (во еволутивна временска рамка.

Можеби еукариотскиот вид е пофлексибилен од она што книгите го кажуваат и она што досега беше мислено, така да потрагата по други организми што можеби “ги исфрлиле“ митохондриите, продолжува и понатаму.


Нови Термини:

Еукариоти – едноклеточни или повеќе клеточни организми, кои имаат клеточно јадро и генетскиот материјал е одделен од цитоплазмата, кадешто се наоѓаат различни органели. Заеднично со прокариотите им се само рибозомите и клеточната мембрана.

Органели – структури внатре во цитоплазмата на клетките кои извршуваат различни функции. Тие се за клетката како некој вид “органи“. Прокариотите не содржат баш органели, но имаат некои примитивни микро структури што би можело да се дефинираат како вид на органели.

Аденозин трифосфат (АТФ) – нукелотид, соединение кое служи за складирање и пренесување на енергија во клетката, најчесто произведено преку оксидативна фосфорилација (клеточно дишење) во митохондриите. Во растенијата се синтетизира со фотосинтеза во хлоропластите.

Клеточно дишење – процес во кој се оксидираат молекулите на храната (пр: гликоза → јаглерод диоксид + вода) и се произведува енергија (АТФ)

Кардиолипин – компонента на внатрешната митохондриска мембрана и игра улога во оксидативната фосфорилација со тоа “заробува“ протони во мембранта на митохондријата.


  1. Barron ESG, Ardao MI, Hearon M. REGULATORY MECHANISMS OF CELLULAR RESPIRATION : III. ENZYME DISTRIBUTION IN THE CELL. ITS INFLUENCE ON THE METABOLISM OF PYRUVIC ACID BY BAKERS’ YEAST. The Journal of General Physiology 1950;34:211–24.  ↩
  2. http://www.abcam.com/mitochondria-antibody-mtc02-ab3298.html  ↩
  3. Karnkowska A, Vacek V, Zubáčová Z, Treitli Sebastian C, Petrželková R, Eme L, et al. A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle. Current Biology;26:1274–84.  ↩
  4. Huynen MA, Duarte I, Szklarczyk R. Loss, replacement and gain of proteins at the origin of the mitochondria. Biochimica et biophysica acta 2013;1827:224–31.  ↩
  5. https://en.wikipedia.org/wiki/Chinchilla  ↩

Слични статии

Претходен написи
Како бактериите стануваат резистентни на антибиотици?
Следен напис
Препознавање на човечки активности во згради

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите