Вопрос жизни. Энергия, эволюция и происхождение сложности

азота (NO) может связываться с цитохромоксидазой, последним комплексом дыхательной цепи, увеличивая образование свободных радикалов и повышая вероятность апоптоза. Если NO производился в больших количествах в один из периодов развития, то сигнал усилится так, что перейдет порог и запустит уничтожение эмбрионов с несовместимыми геномами (“чекпойнт”).

100

Барха обнаружил, что скорость образования свободных радикалов по отношению к количеству потребляемого кислорода у птиц, например голубей и волнистых попугайчиков, более чем в 10 раз ниже, чем у крыс и мышей. Реальные скорости варьируются между разными тканями. Барха также выявил, что липидные мембраны у птиц обладают более высокой устойчивостью к окислительным повреждениям по сравнению с теми же мембранами у нелетающих млекопитающих, и эта устойчивость, в свою очередь, проявляется в снижении окислительных повреждений ДНК и белков. Было бы сложно интерпретировать работу Барха в каком-то ином ключе.

101

Я называю это “реактивным биогенезом”: отдельные митохондрии реагируют на локальные свободнорадикальные сигналы, которые показывают, что дыхательная производительность уже не справляется с потоком электронов, и дыхательная цепь перевосстанавливается. В этих условиях электроны начинают утекать из цепи и прямо взаимодействовать с кислородом, образуя супероксидные анион-радикалы. Эти радикалы взаимодействуют с митохондриальными белками, контролирующими репликацию и транскрипцию митохондриальных генов – транскрипционными факторами. Некоторые транскрипционные факторы обладают “восстановительно-окислительной чувствительностью” – они содержат остатки аминокислот (например цистеин), которые могут отдавать либо принимать электроны, переходя в окисленное либо восстановленное состояние. Пример такого белка – митохондриальная топоизомераза-1, которая контролирует доступность митохондриальной ДНК для других белков. Окисление определенного остатка цистеина в этом белке приводит к усилению митохондриального биогенеза. Локальные свободнорадикальные сигналы (которые никогда не распространяются за пределы митохондрий) повышают производительность митохондрий и уровень синтеза АТФ в ответ на увеличение потребности в нем. Подобные локальные сигналы в ответ на внезапные изменения в энергетических потребностях, возможно, объясняют, почему у митохондрий такой маленький геном (гл. 5).

102

Можно заметить здесь противоречие: у крупных животных, как правило, низкий уровень метаболизма в пересчете на грамм массы. При этом я говорил о самцах млекопитающих, у которых крупные размеры сочетаются с более высоким уровнем метаболизма по сравнению с самками. Но внутривидовой разброс по массе тела пренебрежимо мал по сравнению с разбросом между видами. В таком масштабе скорости метаболизма взрослых особей одного вида можно считать одинаковыми (хотя у детенышей она выше, чем у взрослых животных). Межполовые различия в скорости метаболизма, о которых я говорил выше, относятся к различиям в абсолютных скоростях роста на определенных стадиях развития. Если Урсула Миттвоч права, значит, эти различия настолько глубоки, что могут быть причиной разного развития правой и левой сторон тела.

103

Существуют антиоксиданты, избирательно накапливающиеся внутри митохондрий (SkQ, “ионы Скулачева”). В отличие от обычных антиоксидантов, они продлевают жизнь на 15–30 % и излечивают ряд старческих болезней. – Прим. науч. ред.

104

Последствия могут быть гораздо серьезнее. Самый действенный способ избавиться от дефектных митохондрий – ускорить их работу. Например, диета с высоким содержанием жиров активизирует работу митохондрий, а высокоуглеводная диета, позволяющая нам получать энергию за счет брожения, напротив, снижает нагрузку на них. Но если вы носитель митохондриального заболевания, то ваши митохондрии могут не осилить такую диету. Известны случаи, когда пациенты, страдающие митохондриальными заболеваниями, при переходе на “кетогенную диету” впадали в кому, поскольку организм с поврежденными митохондриями не мог вырабатывать без брожения достаточно энергии для нормальной жизнедеятельности.

105

Сильным исключением из этого правила является “нестареющее млекопитающее” голый землекоп. Этот африканский грызун живет более 40 лет, а уровень свободных радикалов в его тканях такой же, как у крыс. – Прим. науч. ред.

106

Я подробно разбираю вопрос, как аэробная производительность связана с возникновением теплокровности, в книгах “Энергия, секс и самоубийство” и “Лестница жизни”.

107

Пер. М. Литвиновой. – Прим. пер.

108

Эндосимбионты в клетке Parakaryon myojinensis располагаются внутри структур, которые авторы статьи описали как фагосомы (вакуоли внутри клетки), несмотря на наличие цельной клеточной стенки. Они сделали вывод, что клетка-хозяин некогда фагоцитировала, но утратила эту способность. Дело не обязательно обстояло именно так. Взгляните еще раз на рис. 25. На нем заметно, что внутриклеточные бактерии