როგორ ჰგვანან ბაქტერიებს მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები?

დაახლოებით ოთხი მილიარდი წლის წინ დედამიწაზე გაჩნდა სიცოცხლის პირველი ფორმები და ეს იყო ყველაზე ადრეული ბაქტერიები. ეს ბაქტერიები დროთა განმავლობაში განვითარდა და საბოლოოდ განშტოდა ცხოვრების მრავალ ფორმაში. ბაქტერიები მიეკუთვნებიან ორგანიზმების ჯგუფს, რომელსაც პროკარიოტებს უწოდებენ, ერთუჯრედიან სუბიექტებს, რომლებიც არ შეიცავს გარსებთან შეკავშირებულ შინაგან სტრუქტურებს. ორგანიზმების სხვა კლასია ეუკარიოტები, რომლებსაც აქვთ გარსით შეკრული ბირთვები და სხვა სტრუქტურები. მიტოქონდრიები, რომლებიც უჯრედს ენერგიას აწვდიან, ერთ-ერთია ამ მემბრანასთან შეკრული სტრუქტურებიდან, რომლებსაც ორგანულები ეწოდება. ქლოროპლასტები მცენარეთა უჯრედების ორგანელებია, რომლებსაც შეუძლიათ საკვების დამზადება. ამ ორ ორგანელეს ბევრი საერთო აქვს ბაქტერიასთან და, შესაძლოა, მათგან უშუალოდ განვითარდა.

ბაქტერიებს აქვთ მათი დნმ, მოლეკულა, რომელიც შეიცავს გენებს, ცირკულარულ კომპონენტებში, რომლებსაც პლაზმიდები ეწოდება. მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებს აქვთ საკუთარი დნმ, რომელსაც პლაზმიდის მსგავსი სტრუქტურებში ატარებენ. გარდა ამისა, მიტოქონდრიებისა და ქლოროპლასტების დნმ, ისევე როგორც ბაქტერიების, არ ემატება დამცავ სტრუქტურებს, რომლებსაც ჰისტონებს უკავშირებენ. ეს ორგანოელები ქმნიან საკუთარ დნმ-ს და სინთეზირებენ საკუთარ ცილებს დანარჩენი უჯრედისგან.

ბაქტერიები ქმნიან ცილებს სტრუქტურებში, რომლებსაც რიბოსომები უწოდებენ. ცილების მიღების პროცესი იწყება იგივე ამინომჟავით, 20 ქვედანაყოფიდან ერთ-ერთი, რომელიც ქმნის ცილებს. ეს საწყისი ამინომჟავა არის N- ფორმალმეთიონინი ბაქტერიებში, ასევე მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებში. N-formylmethionine არის ამინომჟავის მეთიონინის განსხვავებული ფორმა; უჯრედის დანარჩენ რიბოსომებში დამზადებულ ცილებს განსხვავებული საწყისი სიგნალი აქვთ - უბრალო მეთიონინი. გარდა ამისა, ქლოროპლასტური რიბოსომები ძალიან ჰგავს ბაქტერიულ რიბოსომებს და განსხვავდება უჯრედის რიბოსომებისაგან.

მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები უფრო მეტს აკეთებენ ისევე, როგორც ბაქტერიები მრავლდებიან. იმ შემთხვევაში, თუ მიტოქონდრიები და ქლოროპლასტები ამოღებულია უჯრედიდან, უჯრედს აღარ შეუძლია გააკეთოს ამ ორგანოლელებიდან, რომ ამოიღონ მოცილებული. ამ ორგანელების გამრავლების ერთადერთი გზა არის იგივე მეთოდი, რომელსაც იყენებენ ბაქტერიები: ბინარული გახლეჩა. ბაქტერიების მსგავსად, მიტოქონდრიები და ქლოროპლასტები იზრდება ზომით, დუბლირებს მათი დნმ-სა და სხვა სტრუქტურებით და შემდეგ იყოფა ორ ერთნაირ ორგანოდ.

როგორც ჩანს, მიტოქონდრიული და ქლოროპლასტური ფუნქციების დარღვევა ხდება იგივე ანტიბიოტიკების მოქმედებით, რომლებიც ბაქტერიებს უქმნიან პრობლემებს. ანტიბიოტიკები, როგორიცაა სტრეპტომიცინი, ქლორამფენიკოლი და ნეომიცინი, კლავს ბაქტერიებს, მაგრამ ისინი ზიანს აყენებენ მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებს. მაგალითად, ქლორამფენიკოლი მოქმედებს რიბოსომებზე, უჯრედებში არსებულ სტრუქტურებზე, რომლებიც ცილების წარმოების ადგილებია. ანტიბიოტიკი სპეციალურად მოქმედებს ბაქტერიულ რიბოსომებზე; სამწუხაროდ, ეს ასევე მოქმედებს მიტოქონდრიის რიბოსომებზე, ასკვნის ექიმი ალისონ ე-ს 2012 წლის კვლევა. ბარნჰილი და მისი კოლეგები აიოვას სახელმწიფო უნივერსიტეტის ვეტერინარული მედიცინის კოლეჯში და გამოქვეყნდა ჟურნალში "ანტიმიკრობული საშუალებები და ქიმიოთერაპია".

ქლოროპლასტებს, მიტოქონდრიებსა და ბაქტერიებს შორის დიდი მსგავსების გამო, მეცნიერებმა დაიწყეს ერთმანეთთან ურთიერთობის შესწავლა. ბიოლოგმა ლინ მარგულისმა 1967 წელს შეიმუშავა ენდოსიმბიოტიკური თეორია, რომელიც ხსნის ევკარიოტულ უჯრედებში მიტოქონდრიებისა და ქლოროპლასტების წარმოშობას. დოქტორმა მარგულისმა თქვა, რომ მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები წარმოიშვა პროკარიოტულ სამყაროში. მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები სინამდვილეში თავად პროკარიოტები იყვნენ, უბრალო ბაქტერიები, რომლებიც ქმნიდნენ ურთიერთობას მასპინძელ უჯრედებთან. ეს მასპინძელი უჯრედები იყვნენ პროკარიოტები, რომლებსაც არ შეეძლოთ ცხოვრება ჟანგბადებით მდიდარ გარემოში და მოიცვა ეს მიტოქონდრიული წინამორბედები. ეს მასპინძელი ორგანიზმები აწვდიდნენ საკვებს თავიანთ მცხოვრებლებს სანაცვლოდ იმისთვის, რომ გადარჩნენ შხამიანი ჟანგბადის შემცველ გარემოში. მცენარეული უჯრედების ქლოროპლასტები შეიძლება წარმოიშვა ციანობაქტერიების მსგავსი ორგანიზმებით. ქლოროპლასტების წინამორბედმა სიმბიოტიკურად იცხოვრა მცენარეულ უჯრედებთან, რადგან ეს ბაქტერიები იმოქმედებდნენ უზრუნველყონ მათ მასპინძლებს საკვები გლუკოზის სახით, ხოლო მასპინძელი უჯრედები უსაფრთხო ადგილს შესთავაზებენ ცოცხალი