Первые сложные клетки возникли без кислорода

Новое исследование предполагает, что возникновение сложных клеток началось без кислорода. С 1960-х годов многие эксперты утверждали, что появление эукариот (клеток с четко определенным ядром) произошло в ответ на оксигенацию поверхностной среды Земли. Но команда, возглавляемая университетами Стэнфорда и Эксетера, говорит, что последние достижения в области наук о Земле и жизни бросают вызов этой точке зрения. В их обзоре говорится, что эти прорывы «отделяют» появление эукариот (известное как эукариогенез) от повышения уровня кислорода и предполагают, что эукариоты фактически возникли в бескислородной (без кислорода) среде в океане. «Теперь мы можем независимо датировать эукариогенез и ключевые переходы оксигенации в истории Земли», — сказал доктор Дэниел Миллс из Стэнфордского университета. «Основываясь на ископаемых и биологических записях, время эукариогенеза не коррелирует с этими переходами кислорода в атмосфере (2,22 миллиарда лет назад) или в глубинах океана (0,5 миллиарда лет назад).

«Вместо этого эукариоты, несущие митохондрии, постоянно датируются периодом между этими двумя событиями оксигенации, во время интервала глубоководной аноксии и переменной оксигенации поверхностных вод». Появление митохондрий — производящих энергию «электростанций» эукариотических клеток — теперь считается определяющим шагом в эукариогенезе. ДНК митохондрий отличается от ДНК клеток, в которых они живут, и в новой статье рассматривается возможное происхождение этих симбиотических отношений, отстаиваемых биологом Линн Маргулис. «Открытие в 2015 году асгардских архей (одноклеточных организмов) дает важную подсказку», — сказал доктор Миллс. «Эукариоты, несущие митохондрии, вероятно, возникли в результате слияния архей и бактерий, и ДНК современных архей Асгарда более тесно связана с ДНК, обнаруженной сегодня в ядрах эукариот, чем с ДНК других архей. «Это дополнительное доказательство того, что хозяином, принявшим бактерию, был археон».

Асгардские археи живут в бескислородных океанских отложениях и могут жить в симбиозе с бактериями — возможно, та же самая ситуация, которая привела к «метаболическому соединению», которое привело к созданию первых клеток эукариот. Профессор Тим Лентон, директор Эксетерского института глобальных систем, сказал, что новые данные подтверждают «водородную гипотезу» (о том, что митохондрии были получены в бескислородных условиях), впервые выдвинутую в 1998 году Биллом Мартином и Миклошем Мюллером. «Идея о том, что кислород привел к эукариогенезу, воспринималась как должное», — сказал он. «На самом деле, митохондриальное аэробное дыхание, вероятно, возникло позже, получив глобальное распространение только в течение последнего миллиарда лет, когда атмосферный кислород приблизился к современному уровню». Д-р Миллс сказал, что обзор был призван «сократить разрыв» между биологией и геологией, поскольку «связи ждали установления» после прорывов в обеих дисциплинах. Статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.

Источник