Cellen zijn de fundamentele eenheid van het leven, en de krachtcentrale van de cel is het mitochondrion. Mitochondria genereren energie in de vorm van ATP via een proces dat oxidatieve fosforylatie wordt genoemd, maar dit proces kan ook schadelijke reactieve zuurstofsoorten (ROS) produceren. Om zichzelf tegen schade te beschermen, hebben cellen verschillende mechanismen ontwikkeld om hun mitochondriën te beschermen. Deze mechanismen omvatten antioxiderende afweermechanismen, DNA-reparatiemechanismen en het vermogen om beschadigde mitochondriën te vervangen door nieuwe.

Koraalriffen

Koraalriffen herbergen een breed scala aan zeeleven en zijn van vitaal belang voor de gezondheid van de oceaan. Koralen zijn dieren die een hard exoskelet van calciumcarbonaat afscheiden. Het exoskelet is geperforeerd met kleine poriën waardoor het koraal kan ademen en zich kan voeden. Koralen bevatten ook symbiotische algen, die in het koraalweefsel leven en hen van voedsel voorzien.

Een van de belangrijkste aanpassingen die koralen hebben ontwikkeld, is het vermogen om hun mitochondriën te beschermen tegen schade veroorzaakt door ROS. Deze aanpassing is cruciaal voor de overleving van koraal, omdat ROS het DNA van het koraal kan beschadigen en het voortplantingsvermogen kan verstoren.

Koralen hebben verschillende mechanismen om hun mitochondriën tegen ROS te beschermen. Eén mechanisme is de productie van antioxidanten, dit zijn moleculen die ROS kunnen neutraliseren. Een ander mechanisme is de activering van DNA-reparatiemechanismen, die schade aan het DNA van het koraal veroorzaakt door ROS kunnen herstellen.

Koralen hebben ook het vermogen om beschadigde mitochondriën te vervangen door nieuwe. Dit proces, bekend als mitochondriale omzet, is belangrijk voor het behoud van de gezondheid van de koraalkolonie.

Gewasplanten

Gewasgewassen zijn van cruciaal belang voor de voedselvoorziening van de wereldbevolking. Cultuurplanten worden echter ook blootgesteld aan een verscheidenheid aan omgevingsfactoren die hun mitochondriën kunnen beschadigen. Deze spanningen omvatten droogte, hitte, kou en aanvallen door plagen en ziekten.

Om hun mitochondriën tegen schade te beschermen, hebben landbouwplanten verschillende mechanismen ontwikkeld die vergelijkbaar zijn met die van koralen. Gewasplanten produceren bijvoorbeeld antioxidanten om ROS te neutraliseren, en ze activeren DNA-reparatiemechanismen om schade aan hun DNA te herstellen.

Gewasplanten hebben ook het vermogen om beschadigde mitochondriën te vervangen door nieuwe. Het mitochondriale omzetproces kan echter worden geremd door omgevingsstress. Dit kan leiden tot de ophoping van beschadigde mitochondriën in de plant, wat uiteindelijk kan leiden tot celdood en plantendood.

Conclusie

Het leven heeft een verscheidenheid aan mechanismen ontwikkeld om de plannen voor zijn cellulaire energiecentrales – de mitochondriën – te beschermen. Deze mechanismen omvatten antioxiderende afweermechanismen, DNA-reparatiemechanismen en het vermogen om beschadigde mitochondriën te vervangen door nieuwe.

Het begrijpen van deze mechanismen en hoe ze organismen helpen overleven in hun omgeving zou vooruitgang kunnen opleveren in onderzoeksgebieden die zo uiteenlopend zijn als het behoud van koraalriffen en de productie van gewassen.