{"id":5142,"date":"2016-05-15T20:53:19","date_gmt":"2016-05-15T18:53:19","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowy.blog.polityka.pl\/?p=5142"},"modified":"2016-05-16T07:49:32","modified_gmt":"2016-05-16T05:49:32","slug":"bez-mitochondriow-da-sie-zyc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/2016\/05\/15\/bez-mitochondriow-da-sie-zyc\/","title":{"rendered":"Bez mitochondri\u00f3w da si\u0119 \u017cy\u0107"},"content":{"rendered":"

\"Monocermonoides_melolanthae\"Mitochondri\u00f3w raczej nikomu nie trzeba przedstawia\u0107. S\u0105 spopularyzowane jako kom\u00f3rkowe elektrownie, a niekt\u00f3rym mo\u017ce si\u0119 jeszcze kojarzy\u0107 niejaka mitochondrialna Ewa.
\n
\nPury\u015bci lubi\u0105 czepia\u0107 si\u0119 skr\u00f3tu my\u015blowego, m\u00f3wi\u0105cego, \u017ce mitochondria to \u017ar\u00f3d\u0142a energii dla kom\u00f3rki. Owszem, energia nie jest tam generowana (jak to ma miejsce przy przemianach j\u0105drowych), tylko przekszta\u0142cana w form\u0119 energii wi\u0105za\u0144 fosforowych, kt\u00f3re s\u0105 uniwersaln\u0105 dla ziemskiego \u017cycia postaci\u0105 energii u\u017cytecznej biologicznie. <\/p>\n

Dzieje si\u0119 to przy u\u017cyciu tlenu na \u0142a\u0144cuchu transportu elektron\u00f3w w mitochondriach i jest centralnym punktem oddychania wewn\u0105trzkom\u00f3rkowego. Proces ten mo\u017ce by\u0107 zablokowany przez czad albo cyjanki, co t\u0142umaczy ich w\u0142a\u015bciwo\u015bci silnie truj\u0105ce.<\/p>\n

No ale w\u0142a\u015bnie – przy u\u017cyciu tlenu. Jak wiadomo, oddychanie tlenowe nie jest jedynym mo\u017cliwym. Wiele organizm\u00f3w dobrze radzi sobie bez tlenu, dzi\u0119ki oddychaniu drog\u0105 glikolizy i fermentacji. Nawet nasze ludzkie kom\u00f3rki to do pewnego stopnia potrafi\u0105. Oddychanie tlenowe jest we wsp\u00f3\u0142czesnym \u015bwiecie norm\u0105, do czego przyczyni\u0142y si\u0119 najpierw sinice – czy to \u017cyj\u0105ce wolno (i daj\u0105ce np. zakwity, o kt\u00f3rych pisa\u0142em przed dwoma tygodniami<\/a>), czy to \u017cyj\u0105ce wewn\u0105trz kom\u00f3rek glon\u00f3w i ro\u015blin, przekszta\u0142cone w chloroplasty. <\/p>\n

One to pozbywaj\u0105c si\u0119 odpadu metabolicznego, jakim jest tlen, spowodowa\u0142y pierwsze masowe zanieczyszczenie \u015brodowiska i pierwsze masowe wymierania par\u0119 miliard\u00f3w lat temu. Tlen jest toksyczny i trzeba du\u017co zachodu, \u017ceby si\u0119 przed nim zabezpieczy\u0107 (a i tak si\u0119 to nie udaje do ko\u0144ca i w ko\u0144cu atakowane przez tlen kom\u00f3rki starzej\u0105 si\u0119 i umieraj\u0105). Jeszcze wi\u0119cej zachodu, \u017ceby nauczy\u0107 si\u0119 wykorzystywa\u0107 jego zab\u00f3jcz\u0105 reaktywno\u015b\u0107 do w\u0142asnego metabolizmu.<\/p>\n

Tej sztuczki nauczy\u0142y si\u0119 ostatecznie i sinice (cho\u0107 i one musz\u0105 wytwarza\u0107 ochron\u0119 przed tlenem dla kom\u00f3rek wyspecjalizowanych do pobierania azotu z powietrza), i niekt\u00f3re inne bakterie. I po tamtym wymieraniu na \u015bwiecie pozosta\u0142y g\u0142\u00f3wnie bakterie (i archeany) tlenowe oraz ich potomkowie, w tym ro\u015bliny, liczne niero\u015blinne glony, pierwotniaki, grzyby czy my. <\/p>\n

Podobnie jak sinice sta\u0142y si\u0119 u niekt\u00f3rych organizm\u00f3w eukariotycznych chloroplastami, proteobakterie maj\u0105ce na swoich b\u0142onach kom\u00f3rkowych \u0142a\u0144cuch transportu elektron\u00f3w do tlenowego oddychania sta\u0142y si\u0119 u eukariont\u00f3w mitochondriami. Oba te typy organelli endosymbiotycznych zatraci\u0142y du\u017co swej niezale\u017cno\u015bci, cz\u0119\u015b\u0107 DNA za\u015b przekaza\u0142y do j\u0105dra kom\u00f3rki. Obecnie istniej\u0105 skomplikowane systemy przenoszenia kwas\u00f3w nukleinowych, jon\u00f3w, tlenu i wreszcie bia\u0142ek przez b\u0142ony oddzielaj\u0105ce te organella od cytoplazmy kom\u00f3rkowej. Czasem mechanizmy te zaburzaj\u0105 si\u0119, powoduj\u0105c genetyczne choroby metaboliczne, co u ludzi bada m.in. Ewa Bartnik z zespo\u0142u tworzonego przez Wydzia\u0142 Biologii UW i Instytut Biochemii i Biofizyki PAN.<\/p>\n

No ale co z organizmami beztlenowymi? S\u0105 to nie tylko archeany i bakterie, kt\u00f3re prze\u017cy\u0142y pogrom i znalaz\u0142y beztlenowe nisze w naszym tlenowym \u015bwiecie, takie jak np. jelita owad\u00f3w czy ssak\u00f3w. W tym samym siedlisku \u017cyj\u0105 beztlenowe pierwotniaki, a wi\u0119c organizmy eukariotyczne. One w zasadzie da\u0142yby sobie rad\u0119 bez \u0142a\u0144cucha transportu elektron\u00f3w.<\/p>\n

I owszem, s\u0105 pierwotniaki, kt\u00f3re mitochondri\u00f3w nie maj\u0105. W latach 80. XX w. Thomas Cavalier-Smith zasugerowa\u0142, \u017ce mo\u017ce to by\u0107 kolejne kr\u00f3lestwo eukariont\u00f3w – Archezoa. Wed\u0142ug jego hipotezy organizmy bez mitochondri\u00f3w o nazwach Microsporidia, Archamoebae czy Metamonada to pierwotne eukarionty, kt\u00f3re s\u0105 pozosta\u0142o\u015bci\u0105 czas\u00f3w sprzed przej\u0119cia mitochondri\u00f3w. Ka\u017cdy, kto mia\u0142 do czynienia z protistologi\u0105, zna to nazwisko. Cavalier-Smith namiesza\u0142 du\u017co w taksonomii, zw\u0142aszcza szeroko rozumianych protist\u00f3w, \u0142\u0105cz\u0105c tendencje wsp\u00f3\u0142czesnej taksonomii, gdzie ka\u017cda ga\u0142\u0105\u017a ewolucyjna staje si\u0119 taksonem, nawet wbrew intuicji, z podej\u015bciem tradycyjnym, zwracaj\u0105cym uwag\u0119 nie tylko na filogenez\u0119, ale te\u017c na bardziej intuicyjne podobie\u0144stwa. <\/p>\n

To pierwsze podej\u015bcie m\u00f3wi np., \u017ce nie da si\u0119 wyr\u00f3\u017cnia\u0107 takich takson\u00f3w jak np. gady, bo zaliczy\u0107 do nich trzeba tak samo \u017c\u00f3\u0142wie i w\u0119\u017ce, jak i ptaki. To drugie za\u015b m\u00f3wi, \u017ce owszem, ptaki s\u0105 lini\u0105 gad\u00f3w, ale mo\u017cna tworzy\u0107 takson taki jak gady, oznaczaj\u0105cy „gady z wy\u0142\u0105czeniem ptak\u00f3w i ssak\u00f3w”.<\/p>\n

W protistologii i fykologii utrwali\u0142 si\u0119 podzia\u0142 wed\u0142ug Cavaliera-Smitha protist\u00f3w na pierwotniaki (Protozoa) i grzybop\u0142ywki (Chromista) – te pierwsze to g\u0142\u00f3wnie bezchloroplastowe pierwotniaki ze starych system\u00f3w, te drugie to g\u0142\u00f3wnie r\u00f3\u017cne niero\u015blinne glony (swoj\u0105 drog\u0105, nazwy grzybop\u0142ywki prawie nikt nie u\u017cywa, a wprowadzili j\u0105 bodaj\u017ce Szweykowscy, chyba ostatni biolodzy, kt\u00f3rzy mieli ambicj\u0119 nadawania polskich nazw taksonom). Cavalier-Smith sw\u00f3j system modyfikuje co kilka lat, wi\u0119c ci\u0119\u017cko traktowa\u0107 go jako niezmienny fundament. Archezoa jako grupa funkcjonowa\u0142y w nim kilka lat i ostatecznie sam zrezygnowa\u0142 z jej wyr\u00f3\u017cniania.<\/p>\n

Argument\u00f3w za rezygnacj\u0105 z wyr\u00f3\u017cniania tej grupy dostarczy\u0142y kolejne badania. Poza brakiem mitochondri\u00f3w i innych organelli (np. diktiosom\u00f3w tworz\u0105cych aparat Golgiego) niewiele \u0142\u0105czy organizmy j\u0105 tworz\u0105ce. S\u0105 to organizmy paso\u017cytnicze i nie ma nic dziwnego, \u017ce pewne podobie\u0144stwa wyst\u0119puj\u0105, ale to wcale nie musi \u015bwiadczy\u0107 o homologii, a o konwergencji. <\/p>\n

R\u00f3\u017cne zwierz\u0119ta \u017cyj\u0105ce w jaskiniach nie maj\u0105 oczu nie dlatego, \u017ce pochodz\u0105 z czas\u00f3w sprzed wyewoluowania oczu, ale dlatego, \u017ce oczy utraci\u0142y. Cz\u0119sto jednak maj\u0105 jakie\u015b pozosta\u0142o\u015bci po oczach. Tak samo jest z rzekomymi archezoami – im dok\u0142adniej je badano, tym bardziej okazywa\u0142o si\u0119, \u017ce jakie\u015b pozosta\u0142o\u015bci po mitochondriach one maj\u0105. Czasem s\u0105 to pa\u0142eczkowate struktury, kt\u00f3re ju\u017c nie s\u0142u\u017c\u0105 do oddychania tlenowego, ale ewidentnie powsta\u0142y z mitochondri\u00f3w. Czasem s\u0105 to geny mitochondrialne obecnie ju\u017c w\u0142\u0105czone do DNA j\u0105drowego. <\/p>\n

U r\u00f3\u017cnych organizm\u00f3w niegdy\u015b uwa\u017canych za bezmitochondriowe s\u0105 to r\u00f3\u017cne pozosta\u0142o\u015bci, ale zawsze jakie\u015b s\u0105, na tyle \u017ce w pewnym momencie ju\u017c mo\u017cna by\u0142o stwierdzi\u0107, \u017ce wszystkie znane eukarionty albo maj\u0105 funkcjonalne mitochondria, albo przynajmniej ich szcz\u0105tkowe pozosta\u0142o\u015bci. O tym, \u017ce w \u015bwiecie pierwotniak\u00f3w nie wszystko jest takie, jak si\u0119 wydaje na pierwszy rzut oka, pisa\u0142em kiedy\u015b<\/a> na przyk\u0142adzie Mixotrichia paradoxa<\/em>.<\/p>\n

W\u015br\u00f3d pierwotniak\u00f3w sytuacja, \u017ce jeden organizm ma jakie\u015b organellum, a inny go nie ma, ale poza tym jest prawie identyczny, nie jest niczym niezwyk\u0142ym. Gdy chodzi o choroplasty, to prowadzi\u0142o dawniej do decyzji klasyfikacyjnych na poziomie kr\u00f3lestwa. Euglena<\/em> z chloroplastami by\u0142a zaliczana do ro\u015blin jako przedstawiciel Euglenophyceae, a Astasia<\/em> bez chloroplast\u00f3w do zwierz\u0105t, jako przedstawiciel Euglenozoa. <\/p>\n

P\u00f3\u017aniej uznano ju\u017c, \u017ce trzeba wi\u0119cej kr\u00f3lestw, i Euglena<\/em>, i Astasia<\/em> zosta\u0142y uznane za pierwotniaki, a Euglenophyceae i Euglenozoa ostatecznie uznano za synonimy (tak naprawd\u0119 i wcze\u015bniej fykolodzy cz\u0119sto traktowali Astasi\u0119<\/em> jak „ro\u015blin\u0119 bezzieleniow\u0105”). Im mniej patrzono przez mikroskop, a im wi\u0119cej w bia\u0142ka i DNA, tym bardziej okazywa\u0142o si\u0119, \u017ce niekt\u00f3re gatunki Eugleny<\/em> s\u0105 bli\u017csze niekt\u00f3rym gatunkom Astasii<\/em> ni\u017c innym gatunkom Euglen<\/em> i odwrotnie. Badaniem euglenin zajmuj\u0105 si\u0119 biolodzy z UW, cho\u0107 z innej grupy ni\u017c wspomniana wcze\u015bniej.<\/p>\n

Na filogenezie euglenin, tych z chloroplastami, doktorat zrobi\u0142a Anna Karnkowska. Pozostaj\u0105c adiunktem na UW, sta\u017c podoktorski odby\u0142a na Uniwersytecie Karola w Pradze, gdzie zaj\u0119\u0142a si\u0119 badaniem innych pierwotniak\u00f3w, odlegle spokrewnionych z eugleninami, ale tak\u017ce \u015bwidrowcami (od \u015bpi\u0105czki afryka\u0144skiej), a bli\u017cej z rz\u0119sistkami. Pierwotniaki te, z rodzaju Monocercomonoides<\/em>, \u017cyj\u0105 w jelitach szynszyli. Nale\u017c\u0105 do grupy Metamonada, niegdy\u015b uwa\u017canej za amitochondrialn\u0105 i owszem, widocznych mitochondri\u00f3w nie maj\u0105. Jak pisa\u0142em wy\u017cej, to jeszcze niewiele znaczy. Do\u015b\u0107 bliski jego krewniak, ogoniastek jelitowy (Giardia intestinalis<\/i>), znany tak\u017ce jako lamblia, przez lata by\u0142 znany z nieposiadania mitochondri\u00f3w, ale niedawno okaza\u0142o si\u0119, \u017ce mitochondria jednak ma, tylko zredukowane do postaci mitosom\u00f3w.<\/p>\n

Zesp\u00f3\u0142 Anny Karnkowskiej przebada\u0142 Monocercomonoides<\/em> na przer\u00f3\u017cne sposoby. Im bardziej jednak szuka\u0142 \u015blad\u00f3w mitochondri\u00f3w lub cho\u0107by mitochondrialnych bia\u0142ek i gen\u00f3w, tym bardziej nie dawa\u0142o si\u0119 ich znale\u017a\u0107. Monocercomonoides<\/em> nie ma te\u017c aparatu Golgiego, przynajmniej w postaci zauwa\u017calnej przez mikroskop, ale polsko-czesko-kanadyjski zesp\u00f3\u0142 odkry\u0142, \u017ce ma bia\u0142ka zwi\u0105zane z tym aparatem, co wydaje si\u0119 potwierdza\u0107, \u017ce metoda szukania \u015blad\u00f3w niewidocznego organellum by\u0142a w\u0142a\u015bciwa.<\/p>\n

Gwo\u017adziem do trumny twierdze\u0144 o amitochondrialno\u015bci kolejnych gatunk\u00f3w by\u0142a nie rola mitochondri\u00f3w w oddychaniu, a w tworzeniu zwi\u0105zk\u00f3w zawieraj\u0105cych siark\u0119 i \u017celazo bior\u0105cych udzia\u0142 w regulacji gospodarki bia\u0142kowej. Pewne bia\u0142ka zwi\u0105zane z tym mechanizmem s\u0105 obecne u wszystkich eukariont\u00f3w i Monocercomonoides<\/em> nie jest wyj\u0105tkiem. Niekt\u00f3re jednak bia\u0142ka tego systemu s\u0105 syntetyzowane w mitochondriach, a u organizm\u00f3w ze zredukowanymi mitochondriami w tych\u017ce zredukowanych organellach. Ostatecznie mog\u0142oby te\u017c by\u0107 tak, \u017ce geny koduj\u0105ce te bia\u0142ka przesz\u0142y z mitochondri\u00f3w do j\u0105dra. U Monocercomonoides<\/em> jednak brak takich bia\u0142ek. Zamiast nich s\u0105 bia\u0142ka, kt\u00f3rych geny najwyra\u017aniej zosta\u0142y przej\u0119te od bakterii. Monocercomonoides<\/em> nie jest pod tym wzgl\u0119dem jedyny – s\u0105 inne pierwotniaki, kt\u00f3re r\u00f3wnie\u017c to zrobi\u0142y, mimo \u017ce maj\u0105 organella homologiczne z mitochondriami.<\/p>\n

Zatem okazuje si\u0119, \u017ce Monocercomonoides<\/em> nie ma ani widocznych homolog\u00f3w mitochondri\u00f3w, ani bia\u0142ek, kt\u00f3rych geny pochodzi\u0142yby od mitochondri\u00f3w, bior\u0105cych udzia\u0142 w oddychaniu czy metabolizmie siarkowo-\u017celazowym. Jest wi\u0119c jedynym znanym obecnie organizmem j\u0105drowym, o kt\u00f3rym mo\u017cna powiedzie\u0107, \u017ce nie ma mitochondri\u00f3w. <\/p>\n

W mediach pojawi\u0142y si\u0119 nag\u0142\u00f3wki o\u00a0zmianie podr\u0119cznik\u00f3w. No c\u00f3\u017c, podr\u0119czniki od dawna nie nad\u0105\u017caj\u0105 za odkryciami. Jeszcze kilkana\u015bcie lat temu lista gatunk\u00f3w bez mitochondri\u00f3w wydawa\u0142a si\u0119 ca\u0142kiem zauwa\u017calna. Ostatnio wydawa\u0142a si\u0119 pusta. Teraz znowu ma jeden element. <\/p>\n

Sami badacze w artykule przyznaj\u0105, \u017ce ich stwierdzenie jest wynikiem dost\u0119pnej obecnie techniki, a badania Monocercomonoides<\/em> nie s\u0105 jeszcze zako\u0144czone. Zatem podr\u0119czniki papierowe mog\u0105 nie nad\u0105\u017ca\u0107, ale w angloj\u0119zycznej Wikipedii w ha\u015ble „Mitochondion” ju\u017c przedwczoraj kto\u015b wstawi\u0142 szablon wo\u0142aj\u0105cy o potrzeb\u0119 wyja\u015bnienia zdania o tym, \u017ce mitochondria wyst\u0119puj\u0105 u prawie wszystkich eukariont\u00f3w. <\/p>\n

Natomiast nic nie wskazuje na s\u0142uszno\u015b\u0107 komentarzy zawieraj\u0105cych niezno\u015bn\u0105 dziennikarsk\u0105 klisz\u0119 „nale\u017cy od nowa narysowa\u0107 korzenie drzewa \u017cycia”. Badacze wyra\u017anie wskazuj\u0105, \u017ce Monocercomonoides<\/em> nie jest jakim\u015b odgrzebaniem konceptu Archezoa, ale \u017ce kiedy\u015b jego przodkowie mieli mitochondria, jak wszystkie inne znane eukarionty. Anna Karnkowska obecnie prowadzi badania w Kanadzie i na tyle, na ile j\u0105 znam, nie powiedzia\u0142a jeszcze w sprawie filogenezy protist\u00f3w swojego ostatniego s\u0142owa.<\/p>\n

Piotr Panek<\/strong>
\nilustracja: Louis Roth i Edwin Willis, domena publiczna<\/em>
\n\"ResearchBlogging.org\"<\/a><\/span>
\nKarnkowska, A., Vacek, V., Zub\u00e1\u010dov\u00e1, Z., Treitli, S., Petr\u017eelkov\u00e1, R., Eme, L., Nov\u00e1k, L., \u017d\u00e1rsk\u00fd, V., Barlow, L., Herman, E., Soukal, P., Hroudov\u00e1, M., Dole\u017eal, P., Stairs, C., Roger, A., Eli\u00e1\u0161, M., Dacks, J., Vl\u010dek, \u010c., & Hampl, V. (2016). A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle Current Biology<\/span> DOI: 10.1016\/j.cub.2016.03.053<\/a><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mitochondri\u00f3w raczej nikomu nie trzeba przedstawia\u0107. S\u0105 spopularyzowane jako kom\u00f3rkowe elektrownie, a niekt\u00f3rym mo\u017ce si\u0119 jeszcze kojarzy\u0107 niejaka mitochondrialna Ewa.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[58,2,5,68,65],"tags":[85],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5142"}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5142"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5142\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5151,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5142\/revisions\/5151"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5142"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5142"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5142"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}