Mitochondrijos? Ačiū, nereikia…

Be mitochondrijų, – organelų, tiekiančių energiją daugumai ląstelių – neišgyventume. Mokslininkai iki šiol manė, kad be jų neišgyventų ir jokie kiti eukariotai – organizmų grupė kuriai priklauso ir kiti gyvūnai, augalai, grybai ir įvairiausi mikroskopiniai sutvėrimai. Netgi lėtūnai be mitochondrijų neištemptų. Bet nauju tyrimu aptikti pirmieji eukariotai, neturintys mitochondrijų, kas rodo, kad mūsų gyvybės medžio atšaka kur kas įvairesnė, nei manyta anksčiau.

„Tai itin svarbus atradimas, – dabar žinome, kad eukariotai gali puikiausiai išsiversti be jokių mitochondrijų.

Eugene Koonin
Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras, Bethesda, Marylandas

„Tai itin svarbus atradimas,” sako evoliucijos biologas Eugene'as Kooninas iš Nacionalinio biotechnologijų informacijos centro Bethesda, Marylande, kuris su tyrimu nebuvo susijęs. „Dabar žinome, kad eukariotai gali puikiausiai išsiversti be jokių mitochondrijų.”

Mitochondrijos yra pirmykštėse eukariotinėse ląstelėse apsigyvenusių bakterijų palikuoniai, galiausiai tapę savo prieglobsčio jėgainėmis. Nors mitochondrijos eukariotų skiriamasis ženklas, mokslininkai seniai spėliojo, ar kurie nors iš jų galėjo šių organelų atsikratyti. Ilgokai manyta, kad diarėją sukeliantys Giardia intestinalis mikrobai mitochondrijų neturi, tačiau patyrinėjus atidžiau, ir rastos ir šio ir kitų įtariamųjų mitocondrijos – jos tiesiog buvo mažesnės.

Naujame tyrime, kurį vykdžiusiai komandai vadovavo evoliucijos biologė, postdoktorantė Anna Karnkowska, ir jos padėjėjas Vladimiras Hamplas iš Karlo universiteto Prahoje, buvo tikrinamas kitas kandidatas, Monocercomonoides šeimos rūšis. Šių vienaląsčių organizmų bandiniai paimti iš laboratorijos darbuotojui priklausančios šinšilos žarnyno. Šios mikroorganizmus komanda nutarė ištirti, mat jie priklauso mikrobų grupei, kuri, mokslininkų spėjimu neteko savo mitochondrijų.

Nuskaitę Monocercomonoides genomą, tyrėjai mitochondrijų genų neaptiko (šios organelos turi nuosavą DNR). Kapstydami giliau, jie nustatė, kad jos neturi visų baltymų, gyvybiškai būtinų mitochondrijų funkcionavimui. „Eukariotnės ląstelės apibūdinamos, kaip turinčios mitochondrijas,” sako Karnkowska, dabar dirbanti Britų Kolumbijos universitete, Vancouveryje, Kanadoje. „Pakeitėme šį apibrėžimą.”

Monocercomonoides mikroorganizmams mitochondrijos nėra būtinos dėl gyvenamosios vietos – šinšilos žarnyne, kur jos laikosi nekeldamos bėdų. Maisto medžiagų čia užtenka, bet deguonies, kurį naudodamos, mitochondrijos gamina energiją, čia nedaug. Straipsnio autoriai spėja, kad užuot naudojęsi mitochondrijų paslaugomis, šie mikroorganizmai maistą skaido ir gauna energija savo citoplazmoje esančiais fermentais. Bet energijos gamyba nėra vienintelė Monocercomonoides išspręsta problema. Mitochondrijos teikia ir kitą paslaugą: sintetina geležies ir sieros junginius, kurie labai padeda įvairiems baltymams. Pasirodo, Monocercomonoides apėjo šią kliūtį, pasiskolindami kai kuriuos bakterijų genus, atliekančius tą pačią funkciją, dėsto mokslininkai Current Biology.

„Tai labai tvirtai eksperimentiškai pagrįstas darbas. Jei pasiūlytumėte lažintis, sakyčiau, jog yra 90% tikimybė, kad jie teisūs.”

B. Franz Lang
evoliucijos genetikas iš Montrealio universiteto Kanadoje

„Tai labai tvirtai eksperimentiškai pagrįstas darbas,” sako evoliucijos genetikas B. Franz Lang iš Montrealio universiteto Kanadoje. „Jei pasiūlytumėte lažintis, sakyčiau, jog yra 90% tikimybė, kad jie teisūs.” Kad dar labiau sutvirtintų savo teiginius, tyrėjai turėtų atlikti detalią mikroskopinę analizę, kad išties įsitikintų, jog organelų nėra. Evoliucijos biochemikas Mark van der Giezen ir Exeterio universiteto Jungtinėje Karalystėje irgi norėtų išvysti daugiau įrodymų, kad Monocercomonoides neturi rudimentinių mitochondrijų. Kaip bebūtų, pažymi jis, šis tyrimas praplečia mūsų žinias apie eukariotų gebėjimus. „Jis rodo, kad eukariotinė gyvybė lankstesnė, nei rašo vadovėliai.”

Monocercomonoides nėra „gyvoji fosilija“, užsilikusi iš ankstyviausiųjų eukariotų laikų, pabrėžia Karnkowska. Artimiausi jų giminaičiai mažutes mitochondrijas tebeturi, kas liudija, kad savųjų mitochondrijų jos atsikratė evoliucine prasme neseniai. Ji su kolegomis spėja, kad dar ir daugiau eukariotų, neturinčių mitochondrijų dar laukia kol bus atrasti. „Tau puikus pavyzdys ir tikiuosi, galėsime aptikti ir kitus,” sako ji.

Mitch Leslie