რა თვისებები აქვთ მიტოქონდრიასა და ბაქტერიებს?

დაახლოებით 1.5 მილიარდი წლის წინ, პრიმიტიული ბაქტერიები უფრო დიდ უჯრედებში ცხოვრობდნენ, რის შედეგადაც ინტიმური ურთიერთობა ჩამოყალიბდა უფრო რთული, მრავალუჯრედიანი არსებების განვითარებაში. უფრო დიდი უჯრედი იყო ეუკარიოტული, ეს ნიშნავს, რომ იგი შეიცავს ორგანელებს - გარსებით გარშემორტყმულ სტრუქტურებს, მაგრამ პროკარიოტულ ბაქტერიულ უჯრედს ასეთი წყობა არ ჰქონდა. უფრო დიდ უჯრედებს ეშინოდათ ჟანგბადის, მათი არსებობის საწამლავისა, მაგრამ პატარა უჯრედები იყენებდნენ ჟანგბადს ენერგიის შესაქმნელად მოლეკულა ადენოზინტრიფოსფატის, ან ATP სახით. ეუკარიოტულმა უჯრედმა მტაცებლური ფორმით მოიცვა ბაქტერიები, მაგრამ რატომღაც, მტაცებელმა არ აანალიზა მტაცებელი. მტაცებელი და მტაცებელი ურთიერთდამოკიდებულნი გახდნენ. ბოსტონის უნივერსიტეტის ყოფილმა ბიოლოგმა, ლინ მარგულისმა, წარმოშობის თეორიაში ეს ენდოსიმბიოტიკური სცენარი მოიყვანა მიტოქონდრიების, უჯრედების ენერგეტიკული ქარხნების და მათი მრავალი მსგავსების მიზეზი ბაქტერიებთან უჯრედები.

მხოლოდ გარეგნობის საფუძველზე, მეცნიერებს შეუძლიათ მიტოქონდრიასა და ბაქტერიებს შორის კავშირი დაამყარონ. მიტოქონდრიებს აქვთ სქელი, ჟელეს მსგავსი ფორმის, ჯოხოვანი ბაცილების ბაქტერიების მსგავსი. სიგრძის საშუალო ბაცილი მერყეობს 1-დან 10 მიკრონს შორის, ხოლო მცენარეთა და ცხოველური უჯრედების მიტოქონდრია იზომება იმავე დიაპაზონში. ეს ზედაპირული დაკვირვებები წარმოადგენს მტკიცებულებათა ერთ ხაზს, რომელიც მხარს უჭერს თეორიას, რომ პრიმიტიულმა ეუკარიოტულმა უჯრედებმა მოიცვა ბაქტერიული უჯრედები, რაც ურთიერთსასარგებლო ურთიერთობებს ქმნის.

ბაქტერიები მრავლდებიან პროცესში, რომელსაც ეწოდება დაშლა; როდესაც ბაქტერია წინასწარ განსაზღვრულ ზომას მიაღწევს, ის თავს შუაში იჭერს და ქმნის ორ ორგანიზმს. ეუკარიოტულ უჯრედებში მიტოქონდრია რეპლიკაციას ახდენს მსგავსი პროცესით. უჯრედის სარდლობის ცენტრი, ან ბირთვი, უჯრედს აძლევს ორგანოს წარმოქმნას, ჩვეულებრივ უჯრედის გამყოფი მოვლენის წინ; ამასთან, მხოლოდ მიტოქონდრიები - და მცენარეების ქლოროპლასტები ტირაჟირებენ საკუთარ თავს. მიუხედავად იმისა, რომ უჯრედში შემავალი ნივთიერებებისაგან სხვა ორგანელებისა დამზადება შეიძლება, მიტოქონდრიები და ქლოროპლასტები უნდა გაიყოს, რომ მათი რიცხვი გაიზარდოს. როდესაც ATP– ის სახით ენერგიის მარაგი ამოიწურება, მიტოქონდრიები იყოფა და უფრო მეტი მიტოქონდრია ხდება ენერგიის წარმოებისთვის.

მიტოქონდრიები ფლობენ შიდა და გარე მემბრანებს, შიდა გარსი შედგება ნაკეცებისგან, რომლებსაც კრისტას უწოდებენ. ბაქტერიული უჯრედების მემბრანებს აქვს ნაოჭები, სახელწოდებით მეზოსომები, რომლებიც კრისტას ჰგვანან. ენერგიის წარმოება ხდება ამ ნაკეცებზე. შიდა მიტოქონდრიული მემბრანა შეიცავს იგივე ტიპის ცილებს და ცხიმოვან ნივთიერებებს, როგორც ბაქტერიული პლაზმის მემბრანა. გარე მიტოქონდრიული მემბრანა და ბაქტერიების უჯრედის კედელი ასევე შეიცავს მსგავს სტრუქტურებს. ნივთიერებები საკმაოდ თავისუფლად მიედინება მიტოქონდრიის გარეთა გარსებში და ბაქტერიების გარეთა უჯრედის კედლებში და მათ გარეთ; ამასთან, როგორც მიტოქონდრიული შინაგანი გარსი, ასევე ბაქტერიების პლაზმური მემბრანა ზღუდავს მრავალი ნივთიერების გავლას.

პროკარიოტული და ეუკარიოტული უჯრედები იყენებენ დნმ-ს კოდის გადასაზიდად ცილების წარმოებისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ ეუკარიოტული უჯრედები ატარებენ ორჯაჭვიან დნმ-ს გადახვეული კიბის სახით, რომელსაც ეწოდება სპირალი, ბაქტერიულ უჯრედებს აქვთ დნმ წრიული მარყუჟებით, რომელსაც პლაზმიდები ეწოდება. მიტოქონდრიებს ასევე აქვთ საკუთარი დნმ, რათა შექმნან საკუთარი ცილები, დამოუკიდებელი დანარჩენი უჯრედისგან; ბაქტერიების მსგავსად, მიტოქონდრიებიც დნმ-ს მარყუჟებში ათავსებენ. საშუალო მიტოქონდრიონი შეიცავს ამ პლაზმიდებს ორსა და 10-ს შორის. ეს სტრუქტურები შეიცავს საჭირო ინფორმაციას მიტოქონდრიებში ან ბაქტერიებში ყველა პროცესის ჩასატარებლად, რეპლიკაციის ჩათვლით.

ცილები ასრულებენ ყველა ფუნქციას უჯრედებში და ცილების წარმოება, ან ცილების სინთეზი წარმოადგენს უჯრედის ერთ-ერთ მთავარ ფუნქციას. ცილების ყველა სინთეზი ხდება მხოლოდ სფერულ სტრუქტურებში, რომელსაც რიბოსომები ეწოდება, რომლებიც მთელ უჯრედში არიან მიმოფანტული. მიტოქონდრიები ატარებენ საკუთარ რიბოსომებს, რათა მიიღონ მათთვის საჭირო ცილები. მიკროსკოპიული და ქიმიური ანალიზებით დადგინდა, რომ მიტოქონდრიული რიბოსომების სტრუქტურა უფრო ჰგავს ბაქტერიულ რიბოსომებს, ვიდრე ეუკარიოტული უჯრედების რიბოსომები. გარდა ამისა, გარკვეული ანტიბიოტიკები, მიუხედავად იმისა, რომ ევკარიოტული უჯრედები არ არიან უვნებელი, გავლენას ახდენენ ცილების სინთეზზე როგორც მიტოქონდრიებში, ასევე ბაქტერიები, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ცილების სინთეზის მექანიზმი მიტოქონდრიებში უფრო მსგავსია ბაქტერიების ეუკარიოტული უჯრედები.