Книга: Я познаю мир. Биология

Маленькие химеры

Маленькие химеры

Химерой древние греки называли мифическое чудовище с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона. Биологи называют химерами любые организмы или клетки, составленные из частей разных организмов. Обычно химерные организмы получают в лаборатории для различных генетических экспериментов, но оказалось, что химерами являются клетки абсолютно всех ядерных организмов – растений, животных и грибов!

Началось это удивительнейшее открытие XX века с обнаружения в митохондриях и хлоропластах, очень похожих друг на друга органеллах, кольцевой ДНК. Кроме того, митохондрии и хлоропласты, как выяснилось, размножаются делением и при этом их ДНК, как и положено при делении, удваивается. Это было и само по себе удивительно – зачем отдельным органеллам своя генетическая информация? Но еще удивительнее было то, что кольцевая ДНК свойственна безъядерным клеткам бактерий, а у ядерных организмов ДНК всегда линейная. Мало того, белки, поддерживающие структуру ДНК, в митохондриях и хлоропластах оказались аналогичные именно бактериальным, а не животным или растительным белкам. У ученых не осталось сомнений – в органеллах клеток ядерных организмов содержится бактериальная ДНК! Как она туда попала?

На этом чудеса не, закончились. Ученым уже было известно, что не только ДНК, но и рибосомы бактерий и ядерных организмов отличаются друг от друга по своему строению. Так вот, в митохондриях и хлоропластах тоже обнаружили их собственные рибосомы. Вы, наверное, уже догадываетесь, какого типа были эти рибосомы? Конечно, бактериального!

Анализ белков внутренней и внешней мембран этих загадочных органелл показал, что наружная мембрана их является, в сущности, продолжением мембраны ЭПС, а вот внутренняя – не что иное, как наружная (и единственная, у бактерий нет внутренних мембран) мембрана клетки бактерии.

Разгадка может показаться нам, живущим в XXI веке, простой, но она была настолько невероятной, что ученые долго не могли поверить собственным гипотезам. Да, в состав клеток ядерных организмов входят клетки бактерий!

Видимо, когда–то давным–давно первые ядерныё организмы питались подобно современным амебам – захватывая ложноножками бактерий и переваривая их внутри клеток. И вот однажды случилось так, что клетка поглотила бактерию, но переварить ее не смогла или не «захотела», а поставила себе на службу. По–видимому, первые ядерные организмы еще не умели полностью окислять сахара до углекислого газа и воды (подробнее о способах биологического окисления вы можете прочитать на с. 370), пользуясь только брожением, а какие–то бактерии уже «изобрели» такой способ получения энергии. Ничего удивительного в этом нет – бактерии, отставая от животных и растений в области построения многоклеточных организмов, намного опережают их в биохимической изобретательности. Какие только химические реакции не умеют осуществлять бактерии!

image target="_blank" rel="nofollow" href="#image37.png"

Образование ядерной клетки в результате симбиоза древнего ядерного организма с бактериями:А – стадия свободноживущих бактерий и ядерных организмов; Б – поглощение ядерной клеткой бактерий; В – симбиотическая клетка, объединяющая несколько клеток 1 – ядерная клетка; 2 – бактерии разных типов; 3 – ядро; 4 – рибосомы; 5 – митохондрия; 6 – хлоропласт; 7 – центриоль

Бактерии, умеющие окислять сахара до конца, извлекая из них максимум энергии, оказались очень полезными для клеток ядерных организмов, а те в обмен на эту услугу предоставили им «и стол и кров». Получился симбиоз – взаимовыгодное сожительство различных организмов. За миллионы лет, прошедшие с момента заключения этого союза, бактерии, ставшие теперь митохондриями, постепенно утеряли часть своей самостоятельности: теперь только около 30% нужных им белков они синтезируют сами, а остальное – получают от клетки–хозяина.

Хлоропласты, видимо, образовались из тех бактерий, которым удалось «изобрести» фотосинтез. Судя по всему, это были цианобактерии, или синезелёные водоросли, и до сих пор живущие в «диком» состоянии.

Если всё это так, то перед медиками встает очень важный вопрос. Сейчас созданы антибиотики против очень большого числа бактерий, не могут ли некоторые из них оказывать отрицательное влияние на бывших бактерий, ставших теперь митохондриями клеток человеческого тела? А если могут, то стоит ли пользоваться этими антибиотиками?