Эукариоты: переломный момент эволюции

Природа удивляет нас своим разнообразием. Когда мы видим огромное количество форм, цветов и внешних особенностей разных животных, сложно представить, что все живое когда-то произошло от общего предка, но это действительно так. Доказательством могут служить клетки, из которых состоят все живые одноклеточные и многоклеточные организмы.

С точки зрения биологии, всех представителей флоры, фауны и микроорганизмов можно разделить на два больших класса — прокариот и эукариот. В чем же их отличие?

Прокариот еще иногда называют доядерными, а эукариот — ядерными. Из этих наименований легко понять две вещи. Во-первых, прокариоты являются более древними организмами, чем эукариоты. Во-вторых, эукариоты — более сложные клетки, имеющие в своем составе ядро. К прокариотам относятся только бактерии и археи, а все остальные живые организмы являются эукариотами. Необходимо упомянуть, что вирусы не относятся ни к одному из этих классов, а вопрос о том, считать ли вирусы живыми организмами, до сих пор открыт.

Поскольку в клетках людей, животных, растений, грибов и простейших организмов есть ядро, то можно предполагать, что все эти организмы имеют общего предка. Иными словами, травинка или дерево, растущие во дворе, являются нашими очень дальними родственниками.

История эукариотов началась совсем недавно, даже если отсчитывать время от зарождения жизни на Земле. Большую часть этого времени на планете царствовали бактерии и археи, то есть прокариоты. Целых два миллиарда лет эти организмы населяли Землю, но обладали при этом одним недостатком — неспособностью запасать энергию в клетках. Энергия прокариотов накапливается на оболочке клетки, а это значит для увеличения размера клетки или усложнения прокариотического организма в целом требуется большая поверхность оболочки.

К сожалению, а может, и к счастью для нас, прокариоты не способны к росту, так как увеличение такой клетки в 3 раза увеличит площадь поверхности оболочки в 9 раз. Конечно, такая увеличенная клетка будет получать больше энергии, но объем организма, увеличившегося в 27 раз, делает невозможным выживание такой клетки. Ей просто не хватит энергии для самообеспечения.

Но однажды произошло очень редкое событие, которое может случиться с вероятностью один раз в 4 миллиарда лет. Прокариотическая клетка включила в свой состав бактерию, но почему-то не стала ее использовать в пищу. Это был первый случай в истории жизни на Земле, когда два организма вступили в симбиоз, образовав единое тело, или эндосимбиоз. Такое существование оказалось выгодно обоим организмам. Клетка археи обеспечивала бактерию внутри себя питательными веществами, а бактерия вырабатывала энергию, которой хватало двум организмам. Бактерия стала первой митохондрией — органеллой клетки, вырабатывающей энергию. Так и появилась первая эукариотическая клетка, способная к росту и усложнению.

Более того, такие клетки испытывали избыток энергии, излишки которой они тратили на собственное развитие. Одна из таких клеток в какой то период времени решила поглотить вторую бактерию, способную к фотосинтезу, из этого союза произошли растения. Благодаря преимуществам, связанным с усложнением структуры клетки, эукариоты начали эволюционировать и произвели на свет все формы жизни, которые мы знаем сегодня. Сам человек также состоит из эукариотических клеток, содержащих внутри себя те самые митохондрии, которые когда-то были бактериями. Внутри них есть собственный геном — замкнутая цепочка ДНК, передающаяся по материнской линии. Почти треть генома человека сходна с геномами разных бактерий и архей, что, несомненно, свидетельствует о нашем родстве с этими микроскопическими организмами. И момент, когда бактерия объединилась с прокариотической клеткой, можно назвать переломным и самым важным этапом эволюции всех многоклеточных организмов на Земле.