Дикие гены. О скрытой жизни внутри нас

Постепенно ученые начали всерьез воспринимать хемиосмотическую гипотезу и занялись ее изучением. Шаг за шагом к ним приходило понимание того, что в идее Митчелла что-то есть. В митохондриях в процессе разложения молекул питательных веществ действительно происходила накачка протонов в пространство между мембранами, в ходе которой, как и предполагал Митчелл, возникал дисбаланс. Все это напоминало гидроэлектростанцию: из расположенного выше водохранилища вода стекает вниз по узкой трубе и приводит в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию. Только в данном случае протоны пытаются опять проникнуть внутрь митохондрии и при этом протискиваются мимо особого белка в составе мембраны – АТФ-синтазы. Они воздействуют на часть данного фермента, которая действительно похожа на маленькую турбину, приводимую в движение потоком частиц. Вторая часть фермента использует это движение для производства АТФ. Просто удивительно, как схожие проблемы зачастую приводят к схожим решениям, даже если у них совершенно разный масштаб!

Наряду с производством АТФ наши митохондрии вырабатывают тепло. Для этого на «электростанции» устраивается «короткое замыкание», чтобы протоны устремлялись на другую сторону мембраны без выработки энергии. Производство АТФ в таких условиях становится неэффективным. Чтобы, несмотря на это, поддерживать его необходимый запас в клетке, обмен веществ резко ускоряется, что приводит к большой теплоотдаче. Доходит до того, что половина энергии, расходуемой мышечной клеткой крысы в состоянии покоя, используется для получения тепла.

Регулирование количества энергии, расходуемого на выработку тепла, осуществляется химическим путем. Это давняя мечта индустрии, производящей диетические продукты. Представьте себе таблетку, благодаря которой энергия от продуктов питания попросту выбрасывается наружу в виде тепла! Это же колоссальные доходы! И действительно, через интернет распространяются очень опасные вещества, которые запускают такой механизм. Их опасность заключается в том, что при передозировке они очень быстро приводят к смертельному росту температуры тела.

Споры по поводу хемиосмотической гипотезы внесли раскол в научное сообщество, который продолжался почти 20 лет. Кое-кто даже называл этот конфликт «хемиосмотической войной». В конце концов Митчелл смог убедить своих коллег и внес важный вклад в понимание жизни. Разумеется, это достижение было отмечено Нобелевской премией, что тоже совсем неплохо.

Спор о снабжении клеток энергией оказался не единственным, в котором были замешаны митохондрии. Была и еще одна, куда более серьезная проблема. Подобные вопросы и обсуждать-то не хочется, но приходится: почему митохондрии выглядят как бактерии?

Маленькое отступление на радость всем любителям научной фантастики: «Сила, пронизывающая все живое и наделяющая джедаев могуществом» в мире «Звездных войн», тесно связана с мидихлорианами – крошечными формами жизни, которые присутствуют внутри всех клеток. Когда Джордж Лукас в середине 1970-х годов писал сценарий к своим «Звездным войнам», то для описания этих организмов он брал за основу таинственные митохондрии. Кто бы мог подумать, что образ Дарта Бейдера возник благодаря работе биологов? Вот так наука воздействует на общество. Но это двусторонний процесс. В 2004 году был открыт новый вид бактерий, названный в честь мидихлориан – Midichloria mitochondrii. Эти бактерии, являющиеся митохондриальными паразитами, были обнаружены в митохондриях клещей.