Один з найважливіших моментів в історії життя

Один з найважливіших моментів в історії життя

Складні форми життя зовні виглядають по-різному. Але усі рослини, одноклітинні організми, тварини і навіть люди на найпростішому рівні складаються з схожого матеріалу - з клітин, що включають ядра.


Эукариоты, або ядерні, - загальна назва для усіх живих організмів, клітини яких містять ядро. Усі організми, окрім бактерій і архей, є ядерними(віруси також не являються эукариотами, але не усі біологи взагалі вважають їх живими організмами). Отже, оскільки эукариотами являються багато форм життя, у тому числі люди, то дуже схоже, що у нас усіх є загальний предок. Ви і яблуня, що росте у Вас в саду, - далекі родичі, розділені декількома мільярдами років і ще більшою кількістю поколінь.

Але эукариотов не існувало упродовж більшої частини історії життя на Землі. Наша планета була будинком всього для двох видів живих організмів : бактерій і архей. Ці два типи організмів також об'єднуються під назвою «прокариоты». Ці одноклітинні організми царювали на Землі впродовж перших двох мільярдів років після появи життя на Землі. Але за всю історію життя на планеті прокариоты ніколи не ставали великими і складними, як эукариоты. Вся річ у тому, що вони не могли накопичувати енергію. Прокариоты можуть робити енергію тільки на своїй оболонці. Тому, для виробництва більшої кількості енергії потрібна велика площа оболонки, а це вимагає сильного збільшення розміру клітини і це, у свою чергу, вимагає ще великої кількості енергії для підтримки життєдіяльності клітини.

Припустимо, що бактерія хоче збільшити усі свої лінійні розміри в 3 рази, тоді площа оболонки цієї бактерії збільшиться приблизно в 9 разів, і в стільки ж разів виросте кількість енергії, що виробляється. Але, об'єм такої бактерії виросте приблизно в 27 разів, і в стільки ж разів більше енергії бактерії буде потрібно для підтримки своїй життєдіяльності. Таким чином, енергії у бактерії буде в 3 рази менше, ніж її треба. Цей порочний круг прокариоты ніколи б не розірвали самостійно.

Проте, сталося щось неймовірне. Подія настільки рідкісна, що воно сталося всього один раз за чотири мільярди років історії життя на планеті. Одного разу, клітина археи зіткнулася з бактерією і поглинула її, але, з якоїсь причини, вона не стала переварювати бактерію. Ми не знаємо точно чому, але це був перший раз, коли один живий організм жив в симбіозі не разом з іншим організмом, а усередині нього. Таке явище називається «эндосимбиоз». Будь-яка жива істота, яку Ви бачите неозброєним оком, походить від цього синтезу. Завдяки співпраці зі своїм новим домом, який забезпечував бактерію усім необхідним, бактерія змогла зайнятися однією єдиною справою - виробництвом енергії, яка раніше так бракувало організмам для розвитку. Так була створена перша мітохондрія, яка вже була эукариотом.

Ці перші эукариоты мали надлишок енергії, тому вони могли рости і розвиватися, експериментувати зі своїми новими неймовірними здібностями. Пізніше деякі з них поглинули другу бактерію, яка навчилася фотосинтезу. Ці эукариоты згодом перетворилися на рослини. Незабаром эукариоты еволюціонували в увесь вигляд тварин і рослин, що мається на Землі, починаючи з медузи і каштана, і закінчуючи горобцями і ведмедями, і навіть нами - людьми. Ми знаємо, що все розпочалося саме з могутньої мітохондрії, тому що в ній все ще міститься її власний геном - ланцюжок ДНК, як у прокариотов. Ми можемо виявити третину наших, людських генів або у бактерії, або в архее.

Отже, у світі, наповненому бактеріями і археями, які стикаються один з одним кожну секунду по многу разів впродовж перших двох(з чотирьох) мільярдів років існування життя на Землі, історія походження эукариотов сталася тільки одного разу. Так говорить загальний предок усіх эукариотов, чий геном досі міститься в геномах усіх видів рослин, тварин, а також людей. Це сталося завдяки такій простій, але надзвичайно рідкісній події, коли дві гілки двох різних стволів дерева життя з'єдналися в одну, звільнивши життя від оков енергетичного голодування, і подарувавши природі можливість створити нескінченне число самих прекрасних форм життя.