Почему так мало многоклеточных анаэробов?

Я сам немного почитал, и кажется, что Loricifera — единственные многоклеточные облигатные анаэробы.

Я понимаю вашу точку зрения с нишами для анаэробных организмов в глубокой воде. Многие организмы вблизи гидротермальных источников используют анаэробное клеточное дыхание. Насколько я понимаю Loricifera, кажется, что они использовали хемосинтез в качестве метода получения энергии.

Лорициферы встречаются исключительно в морской среде обитания и живут в пространствах между песчинками или в иле на дне глубокого моря. Наналорициды предпочитают песок с низким содержанием детрита (материал, полученный в результате разложения когда-то живых организмов) или чистый ракушечник, тогда как плицилорициды часто встречаются в таких глубоководных отложениях, как белый абиссальный ил Globigerina и красный глубоководный ил. глина из зоны хадала (ниже 20 000 футов; 6 100 м).

-- С веб- сайта энциклопедии: Loricifera (носящие пояс) .

Lociferans живут в довольно бескислородной среде.

Так что вы правы насчет ниш в морских глубинах.

Но, как правило, глубокое море имеет чрезвычайно высокие уровни давления, с которыми способны справиться лишь немногие многоклеточные организмы.

Кроме того, мне удалось найти несколько других облигатных анаэробных эукариот, но это были простейшие, а значит, не одноклеточные.

О том, что в принципе трудно быть исключительно анаэробным, в то время как многоклеточный, с несколькими клетками, требуется больше обслуживания и больше энергии для работы «системы». Аэробные процессы имеют тенденцию быть намного более эффективными, производя больше АТФ для использования.

При этом образуется только 1 АТФ (насколько я понимаю), тогда как при аэробном дыхании:

Аэробная сумма АТФ

Гораздо больше АТФ производится аэробными процессами.

В конце концов, большинство обязательно аэробных организмов одноклеточны или чрезвычайно малы.

Их размеры колеблются от 100 мкм до ок. 1 мм.

Итак... вот почему многоклеточные организмы обычно осуществляют аэробное клеточное дыхание.

Кроме того, что касается грибов, о которых вы упомянули, они проходят через горизонтальный перенос генов, который обычно используют одноклеточные организмы:

Горизонтальный перенос генов (HGT) или латеральный перенос генов (LGT) - это перемещение генетического материала между одноклеточными и / или многоклеточными организмами, отличное от («вертикальной») передачи ДНК от родителей к потомству. HGT - важный фактор в эволюции многих организмов ... Большинство размышлений в области генетики сосредоточено на вертикальном переносе, но горизонтальный перенос генов важен, и среди одноклеточных организмов он, возможно, является доминирующей формой генетического переноса.

--Со страницы Википедии о горизонтальном переносе генов

Так что да, кажется, что грибы, о которых вы упомянули, и другие подобные типы грибов были бы строго одноклеточными, такими как дрожжи (хотя дрожжи — это факультативные анаэробы).

Хорошо известно, что при анаэробном расщеплении глюкозы образуется 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы. Также хорошо известно (см., например, здесь), что его полное окисление до углекислого газа и воды (очевидно, кислородозависимый процесс) дает чистую энергетическую выгоду от дополнительных 36 молекул АТФ. Это огромная разница. В среде, богатой кислородом, анаэробы будут значительно проигрывать аэробам просто из-за значительно большего энергетического баланса последних. Что касается анаэробных сред, то сложные (как и многоклеточные) анаэробы все еще не распространены не потому, что они вытесняются аэробами, а потому, что сложные органы и системы требуют много энергии для поддержания своей функции, энергии, которую анаэробное дыхание не может обеспечить. . Очевидно, что потребность в энергии увеличивается с размером и сложностью организма: чем дальше друг от друга клетки, тем больше энергии требуется для передачи сигнала между ними, например через сигнальный пептид/белок или гормон через сосудистую систему, которая требует энергии для функционирования, нервного импульса и т. д. И наоборот, одноклеточные организмы полностью избегают энергетических затрат на межклеточную передачу сигналов (здесь и там есть несколько исключений, например, колонии- образующие микроорганизмы, но они расходуют на коммуникацию гораздо меньше энергии, чем клетки многоклеточных организмов). Имеются многочисленные очень интересные работы по энергетике клеток и организмов — см., например,здесь , здесь и здесь .

Можно отметить, что глюкоза, хотя и является преобладающим источником энергии для клеточного метаболизма, не является единственным источником, наиболее часто упоминаемыми альтернативами являются неорганические соединения из термальных источников. Однако они гораздо менее энергоплотны, а экосистемы, сосредоточенные вокруг них, гораздо менее плотные и сложные, чем те, которые сосредоточены на солнечном свете и фотосинтезе ( Orcutt et al., 2011 ). Интересно, что даже в таких глубоководных системах преобладающим источником энергии часто является органическое вещество, опускающееся из вышележащих фотосинтетических экосистем.

Следует задаться вопросом, существовало ли множество многоклеточных анаэробов, которые существовали до Великого события оксигенации (2,45 млрд лет назад), но никогда не были зарегистрированы (или еще не обнаружены) в летописи окаменелостей.

Статья в Википедии также предполагает, что у древних анаэробов до Великого события оксигенации могло быть больше никеля для работы : «Современным метаногенам требуется никель в качестве кофактора фермента. водоросли начали превосходить производителей метана, а процентное содержание кислорода в атмосфере неуклонно увеличивалось. [23] С 2,7 до 2,4 миллиарда лет назад скорость отложения никеля неуклонно снижалась по сравнению с сегодняшним уровнем в 400 раз ».