Найден первый организм, митохондрии которого работают без ДНК

С тех пор как митохондрия поселилась внутри эукариотической клетки, она медленно, но верно теряет самостоятельность. Она еще может размножаться независимо от клетки хозяина и воевать с чужими митохондриями (как, например, происходит в яйцеклетке после оплодотворения), но отделиться уже не в силах, поскольку потеряла (на самом деле перенесла в ядро клетки) большинство своих генов.

Процесс «одомашнивания» митохондрии может идти разными темпами. У кого-то он «застрял» посередине, например у человека — наши митохондрии сохранили 37 собственных генов, без которых не могут полноценно существовать, а мутации в них приводят к тяжелым митохондриальным болезням. Кто-то научился снова обходиться без митохондрий, как некоторые паразитические амебы. У кого-то митохондрии еще сохраняются, но потеряли все свои гены до единого. Такие органеллы называют митосомами, они выполняют ряд функций митохондрий, но неспособны к главной — кислородному дыханию. Поэтому позволить себе митосому могут только анаэробные организмы. Чаще всего это паразиты, которые получают достаточно энергии и без кислорода.

Статья в свежем номере Science Advances рассказывает о новой промежуточной стадии в процессе упрощения митохондрии. Американские ученые внимательно рассмотрели морскую динофлагелляту Amoebophyra ceratii, нашли у нее митохондрии и все признаки кислородного дыхания, но не обнаружили никакой митохондриальной ДНК. Amoebophyra ceratii — одноклеточный паразит, она разрушает клетки фотосинтезирующих динофлагеллят, тех самых, что вызывают «водорослевое» цветение воды. Эта динофлагеллята внедряется в клетку хозяина, размножается там, а потом разрывает ее на части и продолжает делиться уже в воде.

Несмотря на то что паразиты обычно во многом зависят от своего хозяина и поэтому теряют часть внутриклеточных процессов и генов, Amoebophyra ceratii довольно самостоятельна. Для полноценной жизни ей не хватает только нескольких незаменимых веществ, в основном — аминокислот, а большинство генов у нее на месте.

Зато динофлагеллята избавилась от ненужных органелл. Предки Amoebophyra умели фотосинтезировать, но никаких следов пластид (органелл, отвечающих за фотосинтез) в ее клетке не осталось. Митохондрия по-прежнему на месте, но полностью лишена ДНК. При этом в ней не хватает нескольких белков, но оставшиеся работают — органелла поглощает кислород и генерирует энергию, как и положено эукариотической митохондрии. Судя по всему, последние гены митохондрии Amoebophyra тоже «переехали» в ядро клетки, а значит, перед нами предельный вариант упрощения митохондрий, к которому, вероятно, однажды придут и другие эукариоты.