Наше представление об эволюции сложных клеток — Адам Джекобсон

Посмотреть урок полностью: http://ed.ted.com/lessons/how-we-think-complex-cells-evolved-adam-jacobson

Представьте, что, проглотив птичку, вы вдруг приобретаете способность летать, а съев кобру — способность выделять яд из собственных зубов! На всём протяжении истории жизни (особенно в ходе эволюции сложных эукариотических клеток) подобные процессы происходили постоянно. Адам Джекобсон объясняет, что такое эндосимбиоз — разновидность симбиоза, при котором один симбионт живёт внутри другого.

Урок: Адам Джекобсон. Анимация: Камилла Гунборг Педерсен.

Что, если, поглотив другой организм,

вы приобрели бы его способности?

Представьте, что, проглотив птичку,
вы вдруг научились летать,

а проглотив кобру —

выпрыскивать яд из зубов.

На всём протяжении истории жизни,

особенно в процессе эволюции
сложных эукариотических клеток,

подобные вещи происходили постоянно.

Один организм поглощал другой,

и вместе они становились новым
организмом со способностями обоих.

Считается, что около
2 миллиардов лет назад

единственными живыми организмами
на Земле были прокариоты, —

одноклеточные организмы, у которых
отсутствовали мембранные органеллы.

Давайте рассмотрим три из них.

Один представлял собой большую
каплевидную простую клетку,

способную поглощать объекты,
окутывая их своей клеточной мембраной.

Второй был бактериальной клеткой,

превращавшей посредством фотосинтеза
солнечную энергию в молекулы сахара.

Третий при помощи кислорода мог
расщеплять вещества, например сахар,

и выделять энергию в полезной
для жизнедеятельности форме.

Клетки-капли иногда поглощали
маленькие фотосинтетические бактерии.

Эти бактерии оставались жить внутри клетки
и делились как прежде,

но их существование становилось
взаимосвязанным.

Натолкнувшись на такое сосуществование,

можно решить, что это единый организм

и что зелёные фотосинтетические
бактерии — это часть клетки-капли,

выполняющие одну из
её жизненных функций.

Так ваше сердце является частью вас

и обеспечивает ток крови.

Такой процесс сосуществования клеток
называется эндосимбиозом:

один организм живёт внутри другого.

Но на этом эндосимбиоз не заканчивается.

Что произойдёт, если подселится
ещё одна бактерия?

Теперь клетки этого вида
значительно усложнились:

стали больши́ми
и полными сложных структур,

именуемых хлоропластами
и митохондриями.

Эти структуры совместно
используют солнечный свет,

производят сахар

и расщепляют его при помощи кислорода,

который примерно в это же время
стал появляться в атмосфере Земли.

Организмы, поглощающие другие организмы,

были одним из способов адаптации видов

к изменению условий окружающей среды.

Эта маленькая история освещает основные
моменты эндосимбиотической теории,

которая на сегодня лучше всего объясняет
происхождение сложных клеток.

Существует много доказательств
в пользу этой теории,

но давайте взглянем
на три основных аргумента.

Во-первых, в наших клетка хлоропласты
и митохондрии размножаются таким же путём,

как и те древние бактерии,

которые, кстати, до сих пор существуют.

Если уничтожить эти структуры в клетке,
то новые уже не появятся.

Клетка не способна их производить.

Только сами они способны
себя воспроизводить.

Второе доказательство.

Хлоропласты и митохондрии имеют
свою собственную ДНК и рибосомы.

Их ДНК имеет кольцевую структуру,

удивительно похожую
на ДНК древних бактерий

и кроме того содержащую
много похожих генов.

У их рибосом, машин по сборке белков
хлоропластов и митохондрий,

такая же структура,
что и у рибосом древних бактерий,

но она отличается от рибосом,

присутствующих в остальных частях
эукариотической клетки.

И наконец, подумайте о мембранах,
участвующих в процессе захвата.

Как хлоропласты, так и митохондрии
окружены двумя мембранами,

внутренней и внешней.

Их внутренняя мембрана содержит
определённые жиры и белки,

отсутствующие во внешней мембране.

Почему это важно?

Потому что их внешняя мембрана
когда-то принадлежала клетке-капле.

Когда они были поглощены
в процессе эндосимбиоза,

они были окружены этой мембраной,
сохраняя свою в качестве внутренней.

Очевидно, что эти самые жиры

и белки можно найти
в мембранах древних бактерий.

Сейчас биологи применяют эту теорию,

чтобы объяснить происхождение
многообразия эукариотических организмов.

Рассмотрим зелёную водоросль,
растущую на стенах бассейнов.

Большая эукариотическая клетка с подвижной
хвостовой структурой, или жгутиком,

в какой-то момент поглотила водоросль,
наподобие этих, образовав эвглену.

Эвглена способна осуществлять фотосинтез,

расщеплять сахар при помощи кислорода

и плавать в пруду.

И как предсказывает теория,

у хлоропластов эвглен есть три мембраны,

так как перед их захватом
у них было две мембраны.

Процесс захвата в теории эндосимбиоза

дал возможность организмам
объединить свои сильные стороны

для лучшей адаптации к жизни на Земле.

В результате появились виды,
способные на большее,

чем если бы они были
отдельными организмами,

и это был эволюционный прыжок,

который привёл к микроорганизмам,
растениям и животным,

которых мы сейчас
видим на нашей планете.