Ученые Утрехтского университета в Нидерландах и Института биомедицинских исследований в Барселоне (Испания) пересмотрели механизм возникновения первых эукариотических организмов. Оказалось, что эволюция от простых бактериальных клеток до сложных эукариотических клеток шла иначе, чем считалось ранее. Свои выводы исследователи представили в статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution.
Как пишут авторы научной работы, первая клетка, которая обзавелась митохондриями (ее называют LECA — last eukaryotic common ancestor, или «последний общий предок эукариот») уже обладала структурой и функциями эукариотической клетки. Ранее считалось, что именно приобретение митохондрий являлось ключевым шагом в развитии сложности живых организмов (все многоклеточные организмы являются эукариотами). Чтобы выяснить, какие изменения на самом деле способствовали возникновению эукариотической клетки, исследователи проанализировали геномы современных видов и реконструировали эволюцию ДНК.
Оказалось, что прокариоты усложнились через генетические мутации, дупликации (удвоение генетического материала) и приобретение генов через горизонтальный перенос (от клетки к клетке). Ученые выяснили, что путем дупликаций геном прокариот увеличился в два раза. Расширились семейства генов, таких как ГТФазы, кинезины и белки, покрывающие везикулы (внутриклеточные пузырьки). В результате прокариоты обзавелись сложной внутриклеточной сигнальной сетью, системой транспортировки везикул и развитым цитоскелетом.
Согласно результатам исследования, древние археи, родственные недавно открытому надтипу Asgard, завели внутренних симбионтов, относящихся к альфапротеобактериям и позднее превратившихся в митохондрии. По мнению ученых, именно усовершенствованный цитоскелет и система транспортировки могли позволить клеткам поглотить будущие митохондрии через примитивный фагоцитоз. В свою очередь, митохондрии снабжали клетки избытком энергии, которая шла на дальнейшее усложнение живых организмов.