Кроме тех генов, которые у нас есть в молекулах ДНК в ядрах клеток, у нас есть еще и МИТОХОНДРИАЛЬНЫЙ ГЕНОМ — то есть набор генов, расположенных внутри клеточных органелл митохондрий, т.е. — в составе митохондриальной ДНК.
Когда-то очень давно одна предприимчивая архея захватила в себя древнюю бактерию, попавшуюся ей на пути, но не стала ее переваривать, или почему-то не смогла. Бывает такое — хочешь что-то сделать, а никак, что-то сломалось. Ты грустишь, а потом оказывается, что так оно еще лучше! В английском языке есть такое слово misbug, которое означает «неправильную ошибку», то есть это такое неожиданное свойство программы, казавшееся ошибкой, но затем оказывающееся полезным. Так же и здесь, оказалось, что предок археи и предок митохондрии (та проглоченная бактерия) очень даже удобно устроились — митохондрия в результате своей жизнедеятельности потребляет излишки белков, произведенных археей, а взамен дает излишки энергии, которые очень даже пригодились архее для конкуренции с другими. Так и возникли многоклеточные животные.
И по мере того, как их союз креп и развивался, они все более и более оптимизировали свои производственные цеха. Далеко не каждый ген, который был у предка митохондрии, был ей обязательно нужен прямо под рукой, потому что те белки, которые по нему строились, не были нужны так уж срочно. И в процессе эволюции получалось иногда так, что какой-то ген от митохондрии перепрыгивал на ядерную ДНК археи, такие прыгающие гены мы уже рассматривали здесь в статьях — это транспозоны. И в ряде случаев это снова получался misbug.
Нам ведь понятно, что производство, заточенное на выработке всего лишь 37 деталей, будет работать гораздо эффективнее и плодотворнее, чем если бы там производилось несколько тысяч деталей. Вот так и оказалось, что один ген митохондрии за другим передавался в центральную, ядерную фабрику клетки, а сама она могла сосредоточиться на производстве энергии. То есть, говоря языком эволюции, более успешными оказывались те археи, у которых митохондрия передавала все больше и больше своих генов в ядро археи.
Но некоторые гены у митохондрии остались — те, по которым она производит белки и РНК, которые очень нужны ей в ее постоянной, сиюсекундной работе по добыче нам энергии, поэтому она и держит эти гены при себе. Остальные свои гены митохондрия давным-давно передала в ядро наших клеток, чтобы нужные ей белки там делались и неспешно доставлялись внутриклеточной почтой, примерно как айфоны для американцев производятся в Китае.
В целом на ядерный геном человека приходится около 35.000 генов, а в митохондриальной ДНК их всего лишь 37:
13 генов производят белки,
22 гена производят транспортные РНК
2 гена производят рибосомные РНК
На картинке — схема митохондриальной ДНК. Как видишь, она отличается тем, что она кольцевая!
И еще у каждой митохондрии примерно по 10 копий своего генома (если ты помнишь, в наших соматических клетках находится по две копии, а в половых — одна). У бактерий, прародительниц митохондрий, тоже есть несколько копий кольцевых ДНК. В последнее время стали открывать все больше бактерий с привычными нам линейными ДНК.