Эндосимбиоз. Пластиды эукариот. Олимпиадная биология

• Приветствие и представление Евгения Губана, преподавателя Атриума и выпускника биологического факультета МГУ.  

• Напоминание о возможности задавать вопросы по ходу и после повествования.  

• Объявление темы видео: эндосимбиозы и их влияние на эукариоты.  

• Объяснение, что эндосимбиозы привели к появлению эукариот.  

• Классификация органоидов: не мембранные, одно мембранные и дву мембранные.  

• Теория эндосимбиогенеза: органоиды возникли из симбиоза прокариот.  

• Различие между прокариотами и эукариотами.  

• Археи как предки эукариот.  

• Примеры археев: экстремофилы и их среда обитания.  

• Появление цитоскелета у архейных предков эукариот.  

• Способность к фагоцитозу и поедание других микроорганизмов.  

• Неполное переваривание альфа-протобактерии и её превращение в митохондрию.  

• Появление кислорода и его влияние на организмы.  

• Альфа-протобактерии как защитники от кислорода.  

• Митохондрии как симбиотические органоиды, пережившие кислородную катастрофу.  

• Поглощение цианобактерий и их превращение в хлоропласты.  

• Теория симбиогенеза и её развитие.  

• Лин Маргулис и её вклад в теорию эндосимбиоза.  

• Зачем предкам эукариот понадобились симбионты?  

• Как это произошло?  

• Важность симбиоза в ранней эволюции биосферы.  

• Кислород изменил мир, изменив атмосферу Земли.  

• 4,5 миллиарда лет назад Земля была без кислорода и жизни.  

• В атмосфере были углекислый газ, вода и инертные газы.  

• Химическая эволюция привела к появлению жизни.  

• Первые живые системы были автотрофными и фотосинтезировали без использования воды.  

• 3,8 миллиарда лет назад появились цианобактерии, которые начали использовать воду для фотосинтеза.  

• Кислород начал накапливаться в атмосфере, окисляя все вокруг.  

• 2,3 миллиарда лет назад произошел первый экологический кризис, вызванный цианобактериями.  

• Кислород стал доминирующим газом, что привело к массовому вымиранию.  

• 1,5 миллиарда лет назад появились эукариоты благодаря эндосимбиозу с метахондриями.  

• Метахондрии защищали эукариоты от кислорода.  

• Второй эндосимбиоз привел к появлению хлоропластов, что позволило эукариотам использовать солнечный свет.  

• В школьных учебниках эндосимбиоз изображается как фагоцитоз.  

• Современные исследования показывают, что предки метахондрий и хлоропластов были двухмембранными бактериями.  

• Двумембранность подтверждает теорию эндосимбиоза.  

• Органоиды, такие как митохондрии и хлоропласты, имеют свой геном и рибосомы.  

• Рибосомы в органоидах прокариотические, с коэффициентом дементации 70 S.  

• Органоиды могут удваиваться независимо, но большая часть генов интегрирована в ядерный геном.  

• Гены хлоропластов и митохондрий похожи на бактериальные гены.  

• Лекарства, убивающие бактерии, могут также влиять на митохондрии.  

• В геномах органоидов есть интроны, что не характерно для прокариот.  

• Мембраны эукариот похожи на бактериальные, а не на архейные.  

• Фагоцитоз, как у амебы, маловероятен из-за клеточной стенки бактерий.  

• Мембраны органоидов могут быть химерными, слияние бактериальной и архейной мембран.  

• Архея поглощает бактерию, что приводит к переносу генов.  

• Генетический поток приводит к приобретению бактериальных признаков.  

• Появляется ядро для защиты генома, что приводит к появлению одномембранных органоидов.  

• Хлоропласты необходимы для фотосинтеза.  

• Фотосинтезируют многие эукариоты, включая водоросли и растения.  

• Некоторые организмы, такие как амебы и инфузории, используют чужие пластиды для фотосинтеза.  

• Фотосинтез важен для многих организмов.  

• Объяснение происхождения хлоропластов будет позже.  

• Анонс интенсива по подготовке к региону в начале января.  

• Обсуждение переваривания информации за 10 минут.  

• Начало новой эры фотосинтеза с появлением пластид.  

• Сравнение приобретения пластид с метахондриями.  

• Первичный эндосимбиоз: эукариоты с хлоропластами.  

• Эукариоты, не имеющие хлоропластов, могут их получить, поедая других эукариотов с хлоропластами.  

• Вторичный эндосимбиоз приводит к появлению четырех мембранных хлоропластов.  

• Третичный эндосимбиоз: поедание эукариота, поедающего эукариот с хлоропластом.  

• Пример: динофитовые водоросли с шести мембранными хлоропластами.  

• Уменьшение количества мембран до трех-четырех.  

• Первичное поглощение цианобактерий и первичный эндосимбиоз.  

• Архипластиды: глаукоцистофитовые, красные водоросли, зеленые растения.  

• Глаукоцистофитовые: две мембраны, фикабелины, хлорофилл а.  

• Хлорофиллы: хлорофилл а, хлорофилл б, хлорофилл ц.  

• Хлорофилл а: реакционный центр фотосинтеза.  

• Хлорофилл б и хлорофилл ц: светособирающая антенна.  

• Глаукоцистофитовые и разделение на красную и зеленую ветки.  

• Красные водоросли и зеленые растения.  

• Вторичный эндосимбиоз по красной и зеленой веткам.  

• Красные водоросли имеют двухмембранные хлоропласты и хлорофилл а.  

• Они содержат дополнительные пигменты, такие как фикобилины, что позволяет им жить на большой глубине.  

• Красные водоросли не являются рекордсменами по глубине жизни.  

• Родельфис — хищная простейшая, сестринская группа к красным водорослям.  

• У него обнаружены хлоропластные белки, что указывает на наличие пластиды.  

• Родельфис является живым ископаемым, показывающим ранние этапы эволюции архипластидных.  

• Зеленые растения включают вольвокс, ульву, харовые водоросли и высшие растения.  

• У них типичные двумембранные хлоропласты с хлорофиллами а и б.  

• Хлоропласты содержат граны, что характерно только для зеленой линии.  

• Вторичный эндосимбиоз происходил многократно, приводя к образованию четырехмембранных хлоропластов.  

• Вторичный эндосимбиоз по зеленой линии включает эвгленовые и хлорарахниофитовые.  

• Эвгленовые и хлорарахниофитовые имеют хлорофиллы а и б, но разные механизмы питания.  

• Эвгленовые были гетеротрофами, но некоторые современные виды совмещают фотосинтез и гетеротрофное питание.  

• Они впитывают питательные вещества через поверхность тела, что делает их промежуточными между растением и грибом.  

• Эвгленовые имеют трехмембранные хлоропласты, полученные от зеленых водорослей.  

• Хлорарахниофитовые — дальние родственники форминифер, с длинными ложноножками.  

• Они также получили четырехмембранные хлоропласты от зеленых водорослей.  

• Хлорарахниофитовые сохраняют нуклеаморфу — рудимент ядра, что является важной характеристикой вторичного эндосимбиоза.  

• Красная ветка включает вторичные красные пластины, характерные для ахрофитовых.  

• Вторичные красные пластины отличаются хлорофиллами а и цх.  

• Глоустафитовые не стали симбионтами, так как эволюция пошла иначе.  

• Ахрофитовые имеют четырехмембранные хлоропласты без нуклеоморфы.  

• Хлоропласты агрегированы с ядром, что является общей особенностью.  

• Ахрофитовые не единственные фотосинтетики с вторичной красной пластидой.  

• Криптофитовые и гаптофитовые имеют вторичные красные хлоропласты, но не родственны.  

• Криптофитовые имеют пластинчатые кристы, а гаптофитовые — трубчатые.  

• Криптофитовые помещаются к основанию архипластид, а гаптофитовые — к основанию сару.  

• Споровики сохранили рудименты хлоропластов, несмотря на переход к гетеротрофному питанию.  

• Эволюция споровиков показывает путь от фотосинтезирующей водоросли к паразиту.  

• Споровики имеют бесцветную пластиду, называемую пикаласт, которая выполняет важные функции.  

• Динофлагиляты — гетеротрофные жгутиконосцы с третичными эндосимбиозами.  

• Некоторые динофлагиляты потеряли красную пластиду и стали гетеротрофными.  

• Другие динофлагиляты используют украденные пластиды, что приводит к сложным симбиозам.  

• Некоторые динофлагиляты имеют пятимембранную пластиду, называемую динатом.  

• Динатом содержит ядро и метахондрии диатомовой водоросли.  

• Глазок динофлагелят с динатомом используется для восприятия поляризованного света для охоты.  

• Генфлагиляты имеют разные типы пластид: четырехмембранные красные, вторичные зеленые, третичные красные.  

• Некоторые виды потеряли красную пластиду и стали гетеротрофными, другие съели зеленую пластиду.  

• Криптопериниум съел третичную красную пластиду и превратил ее в глазок.  

• Первичный эндосимбиоз происходил несколько раз.  

• Амеба паулиннела независимо от других видов приобрела хлоропласты с цианобактериями.  

• Диатомовые водоросли превратили цианобактерии в азотфиксирующие органоиды.  

• Многие животные и простейшие имеют временные симбиозы с зелеными водорослями.  

• Зоксантелы помогают кораллам строить скелет.  

• Голожаберный моллюск элизия имплантирует хлоропласты из съеденных водорослей, что позволяет ему жить на фотосинтезе.  

• Хлорофилл впервые появился у прокариот, фотосинтезирующих бактерий.  

• Сине-зеленые водоросли и пурпурные бактерии используют свет для фотосинтеза.  

• Хлорофиллы у цианобактерий включают хлорофилы а, б, ц и д.