Израильские ученые обнаружили первое животное, митохондрии которого лишены ДНК.
Этим животным оказалось маленькое беспозвоночное Henneguya salminicola из группы стрекающих. Его митохондрии потеряли способность производить собственные белки и дышать с помощью кислорода, поэтому и митохондриями в строгом смысле слова их назвать нельзя. Вместе с ними из ядерного генома исчезло большинство генов, отвечающих за эти процессы. Причиной потери митохондрий стала, вероятно, жизнь в бескислородной среде — Henneguya salminicola паразитирует внутри организма червей и рыб, где совершенно необязательно уметь полноценно дышать. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Одним из важных этапов в происхождении эукариот («ядерных» организмов) стало приобретение митохондрий. Судя по всему, когда-то они были бактериями, но потом поселились внутри будущих эукариотических клеток и постепенно утратили автономность. У современных эукариот митохондрии еще способны размножаться и дышать (то есть с помощью кислорода добывать энергию из органических молекул), но не могут полностью себя обеспечивать. Несмотря на то, что они сохранили остатки бактериальной ДНК, часть белков им приходится получать из цитоплазмы клетки, а соответствующие гены мигрировали в ядерный геном.
Долгое время считалось, что митохондрии свойственны абсолютно всем эукариотам. Однако в 2016 году чешские ученые описали первого эукариота, полностью лишенного митохондрий, — протиста Monocercomonoides, которого они выделили из кишечника шиншиллы. Кроме того, к тому времени уже было известно, что у многих одноклеточных эукариот, которые живут в бескислородной среде, митохондрии частично потеряли свои функции. При этом они изменились до неузнаваемости, превратившись в митохондриеподобные органеллы — мембранные пузырьки без ДНК, рибосом и крист (складок внутренней мембраны, которые необходимы для кислородного дыхания). Некоторые из них называют митосомами (они потеряли все функции, кроме нескольких ферментов), другие — гидрогеносомами (они научились получать энергию без кислорода, на выходе производя водород).
Тем не менее, до сих пор все эти превращения митохондрий были известны только для одноклеточных протистов. У многоклеточных животных неизменно обнаруживали полноценными митохондрии. Теперь же группа ученых из Университета Тель-Авива под руководством Доротеи Юшон (Dorothée Huchon) представила полные доказательства того, что животные, в том числе многоклеточные, тоже могут быть лишены митохондрий. Объектом их исследования стали миксозои — паразитические стрекающие. По сравнению со своими более известными родственниками — гидрами и медузами — миксозои пошли по пути радикального упрощения. В их организме осталось всего три типа клеток, а на некоторых стадиях развития они представляют собой одну большую многоядерную клетку, из-за чего их долгое время вообще не признавали многоклеточными.
Судя по всему, митохондриальные гены пали жертвой упрощения: по сравнению с другими стрекающими, миксозои потеряли большинство органов и клеточных типов и, не останавливаясь на этом, начали избавляться от «лишних» генов в ядре и других органеллах. А способствовало этому окружение внутри их организмов-хозяев — внутри белых мышц рыбы кислорода совсем немного, и для того, чтобы там выжить, совсем необязательно уметь полноценно дышать.
Теперь мы знаем, что и среди многоклеточных животных встречаются организмы без настоящих митохондрий. Скорее всего, это не последнее открытие на этом пути: следующими могут стать некоторые анаэробные черви и морские лорициферы. У них подозревают наличие гидрогеносом — но пока только на основании микроскопии, генетическое подтверждение этих догадок еще только предстоит получить.
