Энергетика сложности генома
Короткая, но очень интересная теоретическая статья.
С обывательской точки зрения, жизнь – это сложные многоклеточные формы. То есть эукариоты.
С ядерными организмами был вопрос из серии “курица или яйцо”: сложность организма позволила ему обрести митохондрии или митохондрии позволили более сложной форме жизни появиться.
Статья как раз о том, что для более сложного генома нужны принципиально другие энергетические ресурсы, чем у доядерных. Тезисы ниже.
Все эукариоты произошли от одного предка.
То есть это такое редкое событие, что за 4 млрд лет оно произошло 1 раз (как точно – до сих пор спорят; общий консенсус, что был эндосимбиоз, но я сейчас не об этом вообще).
На репликацию генов тратится только 2% всего “энергетического бюджета” клетки;
На синтез белков уходит 75% энергии клетки;
То есть увеличить геном в 10 раз можно (если большие прокариоты с большим количеством ДНК), но цена экспрессии этого ДНК значительно большая.
у E. coli до 13 тысяч рибосом, только в эндоплазмическом ритикулуме клетки печени человека 13 млн рибосом.
Наличие митохондрий по расчетам исследователей позволяет в 200 000 раз увеличить экспрессию генов.
Без мощной “энергостанции”, которая будет все это питать, это невозможно. Что блестяще показывают авторы исследования.
Получается, что митохондрии – основа всей многоклеточной жизни.
Поток энергии не может прекращаться. Митохондрии должны моментально реагировать на любые изменения потенциала мембран, поэтому у энергостанций свой ДНК, мтДНК.
Кислород сам по себе (без митохондрий) не может объяснить процессов появления многоклеточной жизни. Митохондрии не защищают клетки от кислорода.
Более того, кислород реактивен только в присутствии доноров электронов. Чего как раз в митохондриях предостаточно (отсюда реактивные виды кислорода и супероксиды в митохондриях).