Эволюция для всех, или Путь кентавра - Гангнус Александр Александрович - Страница 11

Вот в «Солярисе» появились первые едоки-организмы — и сразу же стали уничтожать «питательный бульон», вещества преджизни, из которых могли возникнуть первые организмы. Они уничтожали «промежуточный тип», из которого могли возникнуть организмы еще раз! Именно поэтому жизнь могла зародиться на Земле только раз. И зародилась она именно с едоков, гетеротрофов, неспособных еще к фотосинтезу, самостоятельному извлечению углерода из тогдашней атмосферы.

И даже если кое-где и удавалось сохранившимся веществам преджизни породить вновь примитивные существа, эти существа опять-таки были обречены на уничтожение. Ведь жизнь на Земле ушла вперед, и хорошо развившиеся, приспособленные организмы были несравненно сильнее новичков.

Так произошла первая большая дивергенция. На живое и неживое — без промежуточного «полуживого» связующего звена между ними (нынешние вирусы и фаги могут служить только приблизительной моделью тех первичных полуорганизмов-полукристаллов, ведь они сейчас способны лишь к паразитическому существованию в организмах настоящих).

Дальше были события в мире первых клеток-прокариот. Это были «надцарства», или «империи» бактерий и архебактерий (архей). В эволюции эти «империи» возникли путем еще одной дивергенции (кто был раньше, пока трудно сказать) около 4 миллиардов лет назад. Не исключено, что были и другие дивергенции, другие «империи», не дожившие в самостоятельном виде до наших дней. Архей и бактерий не очень-то различали раньше, между ними много общего, но, похоже, именно из представителей этих и, возможно, других «империй» при их объединении под общей оболочкой получилось третье из нынешних надцарств, ядерные клетки-кентавры — эукариоты. Возможно, общая оболочка новорожденной клетки, которая не похожа на белковые оболочки вирусов и бактерий, как раз и принадлежала еще одному из не дошедших до нас в самостоятельном виде существ…

Среди собственно бактерий нашлись такие, что очень рано научились фотосинтезу. Цианобактерии, то есть сине-зеленые водоросли, живут на Земле без особых изменений по сей день, но в те времена и они поучаствовали в первой большой дивергенции, встроившись в качестве органелл-хлоропластов в клетки эукариот-водорослей (от которых произошли в дальнейшем все зеленые растения).

Три надцарства (эукариоты, прокариоты-археи и прокариоты-бактерии) сегодня считаются главными в живом мире, фундаментом всей систематики и одновременно эволюции.

В нашей «империи» эукариот царства животных, растений и (отдельно) грибов в эволюции располагаются рангом пониже.

ПЕРВАЯ РАЗДАЧА СКЕЛЕТОВ

До сих пор мы рассуждали о временах, от которых в геологических пластах, этой каменной летописи Земли, не осталось почти ничего. А то, что осталось — какие-то крошечные микроскопические окаменевшие палочки, шарики и нити в древних горных породах Гренландии, Австралии, Канады, Африки, Карелии, — это все очень трудно рассматривать, нет даже полной уверенности, что это живые организмы, а не какие-то минеральные причуды природы. Если же это все-таки остатки живых существ, то это очень интересно — ведь такие же палочки, шарики и нити ученые часто находят в веществе каменных метеоритов, падающих на Землю из межпланетного пространства.

Если эти шарики и нити были живыми существами, то между ними должны попадаться и те, которые мы могли бы считать нашими предками, если бы у нас было хоть малейшее понятие, чем наши предки-шарики (нити — это все-таки, видимо, древние водоросли) отличались от других шариков-микроорганизмов, которые нашими предками не являются. Бесспорно только одно — они, наши предки, были вот такими крошечными бактериоподобными организмами, и даже трудно сказать, были ли эти крошки ближе к животным или растениям (так же, как это трудно сказать про современных микробов).

Семь восьмых истории жизни на Земле ученые называют эрой скрытой жизни — криптозоем. Почти все нерастительные организмы Земли все это время развивались и эволюционировали, будучи мягкими, бесскелетными. Погибая, организмы разлагались без следа, не оставляли окаменелостей. Лишь очень редко эти мягкие медузоподобные существа — все они были жителями древних морей, озер и рек — так захоронялись в иле, что разлагались очень медленно и их мягкие тела замещались твердым кремневым веществом. Несколько десятков слепков таких древних животных палеонтологи — специалисты в изучении вымерших животных и растений — обнаружили в древних отложениях Австралии и некоторых других областей Земли. Но и среди этих редких слепков трудно найти наших предков, может быть, их даже и не удастся никогда найти и узнать.

И все-таки не вся жизнь в докембрии была скрытой, бесскелетной. И тогда были существа, которые научились выделять известь и строить коллективные скелеты, похожие на нынешние постройки коралловых полипов. Эти коллективные скелеты составляют красивейший мрамор, давно получивший название «коврового камня» или, по-гречески, строматолита за свой необычайно ритмичный, похожий на орнамент ковровый рисунок.

Строматолитами почти всю свою научную жизнь занимался замечательный геолог и писатель, необычайно одаренный, тонкий и остроумный человек И. Н. Крылов. Ему я, пишущий эти строки, обязан многим, в том числе, отчасти, и замыслом этой книги.

Что же это были за существа, первые изобретатели скелета? Гадать ученым не пришлось: эти организмы, одноклеточные и нитчатые сине-зеленые водоросли, живут на Земле и по сей день, ими в жаркое лето зацветает вода в прудах и даже огромных водохранилищах, огорчая рыбохозяйственников. Есть в продуктах выделения этих самых древних из ныне живущих организмов вещества, для современной высокоорганизованной жизни неприятные и попросту ядовитые. Попадаются и сейчас на нашей планете места, соленые озера и опресненные воды океана в устьях некоторых рек, где сине-зеленые по старой привычке строят свои рифы, конкурируя с кораллами — любителями воды чистой и соленой. Первыми сине-зеленые водоросли заводятся и в почти кипящих кислых бассейнах на склонах и в кальдерах вулканов.

Ты спросишь, какое отношение имеют эти единственные, хорошо изученные жители криптозоя к нашим предкам — ведь они же растения? Суди сам.

Сине-зеленые, наряду с некоторыми бактериями (впрочем, перегородки между ними нет, сине-зеленые имеют второе название — цианобактерии) — из числа самых первых автотрофов, то есть это существа, научившиеся использовать солнечное излучение для фотосинтеза, добывания углерода из углекислого газа и воды. Сине-зеленые автотрофы стали новым источником пищи для гетеротрофов — живых существ, не умеющих проводить фотосинтез. Мы с тобой, как и все животные (и еще грибы), — гетеротрофы. Начав извлекать углерод, сине-зеленые наладили на нашей планете производство кислорода. Огромные пространства земной поверхности стали окисляться, появилась возможность для экономичного и высокоэффективного кислородного дыхания, и это дало колоссальный толчок всей эволюции — подавляющее большинство нынешних обитателей Земли дышат кислородом. Ты считаешь, этого мало? Хорошо. Сине-зеленые или их близкие родственники два-три миллиарда лет назад были не только пищей гетеротрофов. Некоторые из новых более высокоорганизованных живых одноклеточных организмов научились заглатывать сине-зеленых, не переваривая их, а оставляя в клетках как фотосинтезирующую частицу-органеллу. Сначала такое сожительство двух организмов было временным сотрудничеством — симбиозом. И сегодня на Земле немало есть простейших, внутри которых живут вполне самостоятельные, по-другому размножающиеся «цианеллы». Но постепенно большая клетка научилась передавать потомству кодовое распоряжение об устройстве хлоропласта — органеллы, бывшей когда-то самостоятельной, хотя и примитивной протоклеткой. Так, считал известный русский ученый академик А. Фаминцын и считают многие современные ученые (но лишь в самое последнее время), родился современный мир зеленых растений.

Ну а все-таки, скажешь ты, цианобактерии, сине-зеленые — они не были ведь нашими предками? Трудно сказать. Какие-то другие бактерии, мало чем от них отличающиеся, были. Здесь важно то, что «примитивные» сине-зеленые клетки-водоросли (примитивны они своим внутренним устройством, в них недостает некоторых важных органелл — составных частей настоящих, больших клеток, и прежде всего в них нет ядра — этого «мозга» современной совершенной клетки) сделали первую серьезную попытку объединиться друг с другом, чтобы дать начало новому уровню организации — многоклеточным организмам. Попытка эта частично удалась: многие сине-зеленые уже тогда существовали в виде нитей, гирлянд из клеток — этакая одномерная многоклеточность. Некоторые современные исследователи бактерий не в культуре, а в природе отмечают, что там, «на воле», колонии бактерий (например, скользкие пленки в термальных источниках на склонах вулканов и просто в водопроводах или шарики в почве) ведут себя вовсе не так, как те же бактерии в чашечке в лаборатории или тоже в почве или свободно плавающие, но по отдельности. Пленки и колонии типа «бычий глаз» гораздо лучше защищаются от разрабатываемых человеком антибиотиков, у них отмечается элементы «социального» поведения, «чувство кворума». У бактерий даже есть гены, управляющие именно колониями и раньше принимавшиеся исследователями за «молчащие гены» непонятного назначения. По некоторым расчетам, таких генов «коллективности» у бактерий — до половины всего генома! Так что даже незаконченность, незавершенность опыта наших предков-прокариот (многоклеточного «прокариотного» растения или животного в эволюции, видимо, так и не появилось) делают их коллективные постройки интересной моделью, показывающей, как упорно природа стремилась выйти на более высокий уровень многоклеточного строения.