За порогом вражды

В течение последних 10–15 лет в сознании ученых вырастала все более глубокая пропасть между безъядерными (а точнее сказать, до-ядерными) и ядросодержащими организмами. За ядром "потянулись" другие органеллы [5] и многие признаки. В итоге можно считать теперь доказанным, что различия между ядерными и безъядерными глубже и фундаментальнее, чем между традиционными царствами животных и растении. На этом основании некоторые ученые делят все живое на два надцарства. Замечательно, что (за исключением грибов) с этими надцарствами совпало распределение организмов между двумя плазмами у Мережковского.

После первых попыток поместить симбиоз у истоков всего сущего прошло свыше полувека. И вот в 1967 году обветшавшая гипотеза пережила, подобно птице Феникс, как бы второе рождение. Ее возродила Лини Маргулис, молодая женщина-биолог из Бостонского университета. Она принялась развивать и доказывать положения, очень близкие представлениям Мережковского (забыв, однако, при этом упомянуть своих предшественников). Отличаются они от последних разве только большей детализацией и тем, что к обсуждению привлечены достижения современной науки.

Согласно схеме Маргулис, ядросодержащие клетки высших организмов ведут свое происхождение от безъядерных, которые прошли через ряд внутриклеточных симбиозов. Родоначальником всех форм жизни, от которого началась на Земле органическая эволюция, был небольшой амебоподобный и, конечно, безъядерный организм (жил он не менее 3,3 миллиарда лет назад). Он еще не был способен дышать кислородом. Это гипотетическое допотопное существо проглотило (но не съело!) несколько бактерий, способных жить в присутствии кислорода; они стали его постоянными симбионтами и передали ему преимущества пользоваться энергией за счет обычного окисления пищи. Так образовались митохондрии. На очереди был симбиоз со спирохетоподобными организмами и обретение чудесного дара движения. Войдя в состав клетки-хозяина, они сделались ее жгутиками.

Каждый знает, что делящаяся клетка передает свои свойства в неприкосновенной полноте дочерним клеткам благодаря сложному и точному механизму непрямого деления, заложенному в ядре. Маргулис считает, что спирохеты помимо движения одарили клетку и важнейшими элементами этого механизма и создали само ядро. Возникновение непрямого деления, закрепившего "завоевания" эволюции посредством "точной" наследственности, было в истории органического мира величайшим событием. Только благодаря ему могла затем развиться способность к половому размножению и могли появиться сложные многоклеточные организмы. В итоге симбиоза со спирохетами возникли так называемые амебожгутиковые существа с ядром — предки современных простейших.

Наконец, некоторые из амебоидных жгутиконосцев ухитрились пленить сине-зеленые водоросли и создать им такие условия, что со временем те утратили самостоятельность и превратились в хлоропласты. Так образовались примитивные ядерные водоросли, которые через посредство зеленых дали начало всем более высокоорганизованным формам растений.

В связи с успехами молекулярной биологии, обнаружившей ДНК в органоидах клетки, гипотеза Маргулис получила довольно широкий резонанс. В нашей стране ее представления нашли горячего сторонника в лице крупного ботаника академика Л. Л. Тахтаджяна. Вокруг симбиогеиеза снова разгорелся спор, который приобрел общебиологическое звучание.

Несмотря на всю смелость гипотезы, ее, казалось, нетрудно подтвердить логическими доводами. Действительно, выгоды от симбиозов, создавших полноценную клетку, очевидны, и они могли реально осуществиться. Но для подтверждения истинности гипотезы одних доводов мало. Для этого нужны доказательства.

И вот под впечатлением трудов Маргулис многие физиологи и биохимики занялись поисками фактов, которые говорили бы об автономии клеточных органоидов и их сходстве с ныне живущими безъядерными формами. Надо признать, что за последние годы они накопили солидный материал, но он оказался противоречивым. Одни факты как будто свидетельствовали в пользу симбиогенеза, другие — против.

"Героями" дня стали прежде всего хлоропласты. В них обнаружили свою ДНК, отличную от ядерной, свою систему синтеза белка вплоть до ферментов, сшивающих отдельные "кирпичики" в большую и сложную молекулу. Благодаря тому что все важнейшие механизмы жизнеобеспечения у хлоропластов "свои", они способны самостоятельно делиться и ритм их деления не подчиняется ритму деления ядра. И сами хлоропласты удалось наконец выделить из клетки и в течение нескольких поколений культивировать в искусственной среде. Все это дало основание говорить об автономии, или индивидуальности, хлоропластов и об их сходстве с эндосимбионтами. С другой стороны, те же ДНК и система синтеза белка оказались в хлоропластах удивительно сходными с аналогичными веществами сине-зеленых водорослей.