По следам минувшего

Конечно, речь идет не о биологических «специальностях». Никто не усомнился, что элодея на свету выделяет кислород, а лошадь ест овес и сено, разумеется, в любое время суток. Однако царства, типы и классы живой природы выделяются не по «специальности», а по признакам наследственного сходства, по родству. Морскую капусту, мухомор и фиалку объединили в царстве растений лишь потому, что были уверены в их родстве, в том, что они ближе друг к другу, чем к корове или к кораллу. Вот это и оказалось ошибкой. А разрушила представление о великих царствах научно-техническая революция, дав биологам мощные средства исследования клетки: электронные микроскопы и технику для сверхточных биохимических анализов.

Оказалось, что по устройству клетки все живые существа следует прежде всего разделить не на животные и растения, а на организмы «безъядерные» — прокариоты — и «ядерные» — эукариоты. В группу прокариот попали все бактерии и часть водорослей — сине-зеленые. В группу эукариот — все остальные растения и животные. Так через царство растений прошла первая и самая глубокая трещина. Даже не трещина, а пропасть. Клетки всех «ядерных» удивительно похожи. И не только наличием «центра управления» — ядра с его хромосомами. В каждую клетку растительных или животных эукариот вмонтированы совершенно одинаковые и очень сложные «энергетические агрегаты» — митохондрии. Именно в них совершается главный цикл, обеспечивающий (летку энергией, — цикл окисления лимонной кислоты. Короче говоря, все клетки «ядерных» организмов очень высоко организованы, могут производить большую энергию и специально приспособлены к потреблению кислорода. А прокариоты очень просты и сохраняют черты глубочайшей древности. Ядра и митохондрий у них нет, а энергетика крайне разнообразна. Для многих из них кислород — смертельный яд, зато некоторые могут «дышать» смесью углекислоты и водорода, или, при помощи той же углекислоты, окислять сероводород.

Растительная клетка

Большинство микроорганизмов разрушают органические соединения, но зеленые и пурпурные бактерии ведут фотосинтез. Однако фотосинтез у них особый — кислород при этом не образуется. И наконец, синезеленые прокариоты работают как обычные растения.

Нетрудно догадаться, что «безъядерные» организмы и есть прямые наследники и потомки протобионтов, что они начали свой жизненный путь в первобытном бескислородном мире, насыщенном углекислотой и органикой. И только миллиарды лет спустя, когда условия несколько приблизились к современным, на арену жизни вышли эукариоты.

Совсем недавно палеонтологи, используя современную технику, смогли показать, что все происходило именно так: возраст бактерий, синтезирующих метан, оказался около 3,5 миллиардов лет, возраст синезеленых — около 3 миллиардов. Древние организмы не только выглядели как синезеленые — они были ими в действительности. Из древних вмещающих пород удалось выделить пигмент дикобиллин, который использует для фотосинтеза только эта группа.

Клетки первых эукариот почти втрое моложе. Уже на фотографиях этих ископаемых хорошо видны ядра и даже ядра в процессе деления.

Поначалу казалось, что новые факты ничем не угрожают сложившимся представлениям об эволюции жизни. Все очень просто: первичные «безъядерные» гетеротрофы[1] дали начало фотосинтезирующим, опять же безъядерным организмам — растениям. Те, в свою очередь, усложнились, приобрели ядро, митохондрии и жгутики, иными словами превратились в эукариот. Затем часть первичных жгутиконосцев утратила хлорофилл и превратилась в настоящих животных. Другая же часть продолжала совершенствовать свою «растительную» квалификацию.

Однако эта разумная гипотеза споткнулась вроде бы на ровном месте: никто из ее сторонников не смог объяснить, каким образом синезеленые водоросли превратились в «ядерные» организмы. И чем больше внимания уделялось этому вопросу, тем яснее становилась его неразрешимость.

В конце концов, узел противоречий пришлось не развязывать, а разрубать при помощи гипотезы симбиоза. В упрощенном виде она выглядит так: жила в первобытном океане довольно крупная бактерия-хищник. Пищей ей служили мелкие родичи, которых она поглощала и не спеша сбраживала, поскольку кислород использовать еще не умела. И вот однажды довелось ей проглотить пищу, которая вела себя совсем удивительно, вроде неразменного сказочного рубля, — вовсе не переваривалась, а силы и бодрости прибавляла. Это были дышащие аэробные бактерии. Жертва осталась жить внутри хищника. Но чудеса на этом не кончились. Вот что пишет один из авторов гипотезы, американец Маргулис: «К поверхности хозяина прикрепилась вторая группа симбионтов, жгутикоподобные бактерии, сходные с современными спирохетами, которые значительно увеличили подвижность хозяина». Увеличилась подвижность, увеличилась и возможность новых встреч. На этот раз гибридный организм проглотил подходящую синезеленую водоросль и до скончания времен прекратил охоту: теперь вечная пища всегда находилась внутри его тела. Так появилось растение.