История жизни

<- Глава 5 Глава 7 ->

Часть 3. Криптозой

 

    Глава 6. Эукариоты 

Важный конструктивный недостаток прокариотической клетки состоит в отсутствии окруженных мембранами органелл — цитоплазма прокариот не подразделена на отсеки. Все биохимические процессы приходиться осуществлять в едином «общем котле», каковым является цитоплазма прокариот. Представьте себе, как усложнилась бы работа химика, если бы в его распоряжении имелась лишь одна-единственная пробирка!

Именно из-за этих ограничений прокариоты с самого начала так сильно тяготели к симбиозу. В микробном сообществе разные функциональные задачи выполняют разные виды микробов.

Эукариоты в этом отношении дадут прокариотам сто очков вперед. Внутренняя среда эукариотической клетки подразделена двойными и одинарными мембранами на множество разнообразных отсеков -ядро, митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть и т.д. Внутриклеточные мембраны могли возникнуть в клетках древних бактерий благодаря впячиваниям их оболочек внутрь. Такие пузырьки превратились в ядерную оболочку, пищеварительные вакуоли, лизосомы и цистерны эндоплазматической цепи.

Прокариоты, как известно, не обладают способностью к фагоцитозу – не могут заглатывать другие клетки. Предок эукариот смог перейти к питанию бактериями, захватывая их выпячиваниями клеточной оболочки и заключая в пищеварительные вакуоли, как это делает амеба. Однажды попавшие в плен аэробная гетеротрофная бактерия и цианобактерия не были сразу переварены. Они научились размножаться внутри большой клетки хищника, заключили с ним взаимовыгодный союз и со временем превратились в митохондрии и пластиды. Митохондрии – энергетические станции клетки, а пластиды осуществляют фотосинтез. То есть эукариотическая клетка возникла как симбиоз прокариотов.

И что интересно – эукариоты имеют черты как архей, так и бактерий. Сердцевина у них архейная, а периферия – бактериальная.  Это может быть следствием массированного заимствования чужих генов какой-то группой архей. По-видимому, все эти изменения были спровоцированы «кислородной революцией» и вызванным ею экологическим кризисом. Многие организмы целенаправленно пытаются хоть как-нибудь изменить свой геном в смертельно опасных ситуациях, и это служит мощным двигателем эволюции. Многие уникальные особенности эукариот (мобильные генетические элементы и-бессмысленные вставки интроны в геноме) могли развиться именно в связи с приспособлением к широкомасштабному присвоению чужих генов.

Так в общих чертах произошел важнейший эволюционный скачок — появление эукариотического организма. С цианобактериальным фотосинтезом, кислородным дыханием, гликолизом «от бродильщиков» и эффективной системой управления геномом на архейной основе этот шедевр эволюционной «блочной сборки» теперь был сам себе полноценным сообществом. Причем после приобретения митохондрий и пластид эукариоты вовсе не утратили способности к заглатыванию и «приручению» бактерий.

Скорее всего, различные варианты эукариотности — т.е. внутриклеточных колоний — возникали многократно (например, есть основания полагать, что красные водоросли, резко отличающиеся от всех прочих растений по множеству ключевых признаков, являются результатом такой «независимой эукариотизации» цианобактерий), однако все эти варианты, видимо, не имели в тогдашних условиях должного преимущества перед прокариотным типом организации и «не выходили в серию». Ведь эукариотам приходится платить за свою сложность весьма дорогую цену: они потеряли присущую прокариотам неуязвимость — способность жить в кипятке или в ядерном реакторе, питаться любыми ядами или чистым водородом, и т.д. Какой же смысл после этого выполнять в биосфере те функции, для которых достаточно и прокариот?

Ситуация, однако, радикально изменилась именно около двух миллиардов лет назад, когда концентрация кислорода в атмосфере Земли достигла точки Пастера — 1% от современного уровня. Только такая концентрация кислорода делает принципиально возможным кислородное дыхание. В этих условиях появился очень удачный вариант эукариотности – «аэробный фотоавтотроф», впоследствии вытеснивший своих менее удачных предшественников. Эукариотная «модель» оказалась, наконец, «конкурентоспособной».

Современные одноклеточные эукариоты обычно раз в десять крупнее прокариот, но это не абсолютное правило, и никто не знает, насколько строго оно соблюдалось в глубокой древности. Самым надежным признаком считается структура клеточной оболочки. Например, если она покрыта шипами, можно не сомневаться: перед нами представитель эукариот.

 

<- Глава 5 Глава 7 ->

 

Понравилась статья? Поделись с друзьями.

Оставить комментарий

14 − 4 =