[Ромашка]

http://www.nkj.ru/news/27574/
Сжато:

Почему бактерии и опухоли отказываются от кислорода
Казалось бы, сейчас, когда на Земле уже давно установилась кислородная атмосфера, всем живым существам резонно было бы обзавестись механизмом кислородного расщепления питательной органики – энергии-то так добывается больше. Однако бактерии, к примеру, используют для получения энергии только гликолиз...

Одновременно возникает проблема с тем, что, во-первых, нужно что-то сделать с биохимическими отходами гликолиза, а во-вторых, нужно восстановить вспомогательные молекулы-инструменты, помогающие добывать энергию из глюкозы. Здесь как раз может использоваться O2, но необязательно. Если вообще всё – и гликолиз, и последующая «уборка мусора» – происходит без кислорода, то говорят, что идёт брожение, в результате чего получается молочная кислота, или спирт, или уксусная кислота, или ещё какие-то молекулы, в зависимости от конкретного типа брожения. Энергии при этом уже не добывается.

Несколько лет назад было выдвинуто предположение, что всё дело в клеточной экономике, в стоимости ферментов, которые должны заниматься тем или другим процессом. Исследователям из Калифорнийского университета в Сан-Диего удалось проверить гипотезу расчётами. Понятно, что все реакции как бескислородного, так и кислородного расщепления питательных веществ осуществляются ферментами, то есть белками, которые нужно насинтезировать – то есть сначала снять копию мРНК с соответствующих генов в ДНК, а потом на мРНК направить рибосомы, собирающие полипептидные цепи белков. Если клетка живёт только бескислородной добычей энергии, ей нужен комплект ферментов гликолиза, если же она обзаводится ещё и окислительным фосфорилированием, то к гликолитическим ферментам (напомним, что при кислородной добыче энергии гликолиз никуда не девается, он просто становится предварительным её этапом) добавляется куча белков, обслуживающих новую стадию. Чтобы их синтезировать, нужно больше рибосом, то есть больше рибосомных белков и рибосомных РНК.

Теперь представим, что клетка очень быстро делится. Ей, следовательно, нужны белки, обеспечивающие и контролирующие размножение, да и вообще при делении нужно насинтезировать материал для дочерней клетки. И вот в таком случае, когда у клетки в распоряжении много питательных веществ, что позволяет ей быстро размножаться, кислородная добыча энергии оказывается невыгодной.

Здесь ещё играют роль и структурные свойства самих «кислородных» ферментов: если бы бактерии задумали делать белки окислительного фосфорилирования, которые довольно велики и на синтез которых уходит много времени, то им бы просто перестало бы хватать рибосом на размножение. А что до неэффективности гликолиза, так ведь когда вокруг много питательных веществ, этой неэффективностью можно и пренебречь. А если питательных веществ станет мало, можно впасть в неактивное состояние и переждать. С другой стороны, кислородный, высокоэффективный способ получения энергии оправдывает себя именно в случае хронического дефицита «еды». Тогда становится выгодно умерить темпы размножения и вложиться в создание сложной системы ферментов окислительного фосфорилирования.

Иными словами, продолжающаяся «популярность» гликолиза – не эволюционное недоразумение, а следствие стратегического выбора тех организмов, которые делают ставку на доступность питательных веществ и производительность.