У травному тракті хребетних тварин живе найпростіший організм, у якого ніколи не було мітохондрій.
Все життя ділиться на три домени: бактерій, архей і еукаріот, де еукаріоти - це рослини, тварини, водорості, гриби і величезна маса найдрібніших одноклітинних істот, званих найпростішими.
Різноманітність еукаріот, як бачимо величезно, досить порівняти одноклітинну інфузорію або малярійного плазмодія з досить багатоклітинною людиною, проте деякі особливості незмінно присутні у всіх еукаріотичних організмів, і одна з таких особливостей - наявність в клітинах мітохондрій. Так називають мембранні структури, які служать енергетичними станціями - в мітохондріях йдуть біохімічні реакції з вилучення енергії з розщеплюваних молекул.
У мітохондрій є власна ДНК, яка кодує ферменти, які необхідні для енергетичних реакцій, і у них є власний апарат для синтезу цих білків; крім того, деякі гени, потрібні для функціонування мітохондрій, є в ядерних хромосомах - основному клітинному сховищі генетичної інформації.
І ось виявилося, що деякі еукаріоти можуть обходитися без мітохондрій. Володимир Хампл (Vladimir Hampl) з Карлового університету в Празі разом з колегами з Університету Альберти, Університету Далхаузі і Остравського технічного університету опублікував в Current Biology опис найпростішого Monocercomonoides з травного тракту хребетних тварин - у Monocercomonoides, як виявилося мітохондрій взагалі нет.
Тут слід уточнити, що насправді про безмітохондріальні еукаріоти відомо відносно давно - є така група джгутикових найпростіших, як Metamonada, у яких немає цих енергетичних органелл. (Як приклад можна навести кишкову лямблію, збудника лямбліозу у людини.)
Вважається, однак, що спочатку мітохондрії біля метамонад були, просто вони потім в еволюції втратили. Тому є певні докази: по-перше, у деяких метамонад залишилися рудименти мітохондрій, звані мітосомами і гідрогеносомами, по-друге, в геномі таких найпростіших залишилися гени, які колись певно ставилися до мітохондріям, а деякі з таких генів взагалі належали власній мітохондріальній ДНК, перемістившись в ядро після того, як мітохондрії почали деградувати
. Що до мітосом і гідрогеносом, то працювати, як мітохондрії, вони не можуть, але при тому в них в якомусь вигляді залишаються кластери атомів заліза і сірки, які використовуються в окислювально-відновлювальних реакціях, зокрема, в окислювальних енергетичних реакціях «нормальних» мітохондрій. Словом, універсальність мітохондрій від присутності на світі таких вториннобезмітохондріальних істот нітрохи не страждала
. Однак у геномі Monocercomonoides (який, до речі, входить в ту ж велику групу метамонад) не знайшли ніяких слідів мітохондріальних генів - ні тих, які були в мітохондріальній ДНК, ні тих, які кодували білки мітохондрій, перебуваючи в ядрі
. Ті, про кого йшлося вище, хто вдруге втратив мітохондрії, вчинили так тому, що їм доводиться жити там, де мало кисню. Мітохондрії отримують енергію за допомогою кисневого окислення, тільки процес цей розтягнутий на багато етапів і багато білків; ну а якщо кисню немає, то і вся окислювальна кухня мітохондрій, виходить, не потрібна
. Monocercomonoides теж живуть в умовах з низьким вмістом кисню (в шлунково-кишковому тракті), так що відсутність мітохондрій у них зрозуміло; більше того, у них навіть немає білків, які були б хоч у чомусь схожі на мітохондріальні ферменти. Однак, оскільки у Monocercomonoides є еволюційні родичі з мітохондріями, то очевидно, що і у предка Monocercomonoides вони були, а сам він їх втратив за непотрібністю
. Мітохондрії не тільки служать енергетичними станціями, вони ще збирають вищезгадані залізосерні кластери - комплекси атомів заліза і сірки, які можуть отримувати, віддавати, переносити або накопичувати електрони і які використовуються клітиною багато де. Мітохондрії їх збирають і експортують в цитоплазму, а там залізосерні кластери вже вбудовуються в якісь ферменти
.Як виходять з положення Monocercomonoides? Виявилося, що вони запозичили відповідну систему синтезу залізосерних кластерів у бактерій, у яких теж ніколи не було мітохондрій, але яким теж потрібно проводити біохімічні реакції, пов'язані з перенесенням електронів. Гени бактеріальних білків, очевидно, потрапили в Monocercomonoides за допомогою горизонтального перенесення, тобто найпростіший якось «з'їв» бактеріальну ДНК (або у вільному вигляді, або разом з господарем), а потім вбудував її в свій геном
. Фахівці поки коментують нову роботу досить обережно, виявляючись в тому сенсі, що як же ми мало знаємо ще про еволюцію еукаріот і скільки всього нового ми можемо дізнатися, якщо будемо приділяти більше уваги малодослідженим одноклітинним
. За матеріалами The Scientist.