По новым оценкам, митохондрии возникли 1,2 миллиарда лет, а хлоропласты — 900 миллионов лет назад

Самая популярная гипотеза возникновения хлоропластов и митохондрий состоит в том, что те и другие исходно были бактериями и попали в клетки далеких праэукариот в качестве паразитов и (или) симбионтов. Потом одни бактериальные гости превратились в митохондрии и произвели тем самым революцию в энергоснабжении клетки, а другие стали хлоропластами, и с этого момента началась эволюция растений.

Но когда это произошло? События настолько древние, что ни о каких точных датах говорить не приходится. А приблизительность оценок такова, что, например, время появления эукариот «плавает» от 800 млн до 3 млрд лет назад. С такой же «точностью» определяют и время возникновения хлоропластов и митохондрий.

Но ученые Калифорнийского университета в Беркли (США) все-таки удалось внести некую ясность в вопрос. До сих пор подобные оценки основывались на трудноразличимых микробных следах в палеонтологических находках и не очень внятных биохимических маркерах, которые удавалось в таких следах обнаружить. Николас Матцке (Nicholas Matzke) и Патрик Ши (Patrick Shih) пошли по другому пути, пишет К. Стасевич (compulenta.computerra.ru): они оценивали возраст митохондрий и хлоропластов по их же генам. Как известно, эти органеллы имеют собственную ДНК и собственный молекулярный «завод» для белкового синтеза. Оставалось только понять, какие гены у них могли меньше всего измениться с тех незапамятных времен, когда и митохондрии, и хлоропласты были самостоятельными организмами.

В итоге исследователи остановились на генах АТФ-синтаз — белках, которые непосредственно отвечают за синтез главной энергетической молекулы любой клетки, АТФ. Эти белки есть и в ядерном геноме, и в митохондриальном, и в хлоропластном. Они очень консервативны, и по изменениям в них можно оценить, когда происходили самые важные события в жизни на Земле. Разумеется, сравнивая изменения в генах ядра и органелл, учитывалось, что все они менялись неравномерно, с разной скоростью. Кроме того, авторы работы использовали палеобиологические данные, полученные от растительных и животных останков, которые считаются более надежными свидетелями, нежели ископаемые микробы.

По данным ученых, древние протеобактерии, от которых, скорее всего, пошли митохондрии, проникли в клетки эукариотов около 1,2 млрд лет назад. Это не слишком расходится с более ранними оценками. Но с ними сильно расходится возраст растительного фотосинтеза, который, как считают эти ученые, «родился» 900 млн лет назад, когда первые цианобактерии попали в клетки древних праэукариот. Цианобактерии научились фотосинтезу давно (они вообще жили на Земле уже во времена архея), однако до сих пор считалось, что их совместная жизнь с эукариотами началась гораздо раньше, едва ли не 2 млрд лет назад.

В целом такой подход, по словам авторов работы, позволяет снизить неопределенность временной оценки на 14–6%. Так что, возможно, палеобиологи вскоре смогут пользоваться не столь широкими и неопределенными рамками, какие были в ходу до сих пор, особенно в отношении событий, происходивших миллиарды лет назад.

На заставке фото с сайта wiki.pathfinders.org.ua