Жизнь на Земле. Естественная история

Появление сине-зеленых было критическим моментом в истории жизни. Кислород, который они выделяли, накапливался сотни и сотни миллионов лет, создавая нашу современную атмосферу, значительную часть которой он составляет. От него зависит наша жизнь и жизнь всего живого. Мы нуждаемся в кислороде не только, чтобы дышать, — он защищает нас. Атмосферный кислород образует заслон, слой озона, который поглощает почти всю ультрафиолетовую часть солнечного излучения. Именно эти лучи обеспечивали энергию для синтеза аминокислот и сахаров в первозданном океане, а потому появление сине-зеленых исключило возможность того, что жизнь на Земле когда-либо вновь возникнет тем же способом.

На этой стадии развития жизнь пребывала очень долго. Но затем произошел следующий решительный скачок. Как именно это произошло, мы еще точно не знаем, но подобия организмов, возникших в результате этого скачка, можно найти буквально в любом пресном водоеме.

Капелька прудовой воды под микроскопом кишит крохотными организмами: одни вертятся, другие ползают, третьи ракетами проносятся поперек поля зрения. Их групповое название — простейшие. Все они — одноклеточные, однако внутри их оболочек находятся структуры куда более сложные, чем у бактерий. Основной компонент такой структуры — ядро, полное ДНК. Оно, по-видимому, и является организующей силой клетки. Продолговатые тельца — митохондрии — обеспечивают ее энергией, сжигая кислород, примерно так же, как бактерии. У многих клеток имеется быстро виляющий жгутик, который сходен с нитевидной бактерией спирохетой. Кроме того, некоторые простейшие организмы обладают хлоропластами — телами, содержащими хлорофилл и, подобно сине-зеленым, использующими солнечный свет для образования сложных молекул, служащих им пищей. Таким образом, каждый из этих мельчайших организмов как бы объединяет в себе ряд более простых организмов. По мнению некоторых исследователей, простейшие и представляют собой именно такое объединение. Быть может, клетка, которая обычно питалась, обволакивая другие частицы, при каких-то обстоятельствах включила в себя некоторое количество бактерий и сине-зеленых, оставшихся непереваренными, и в результате образовалось сообщество, ведущее единую жизнь в еще невиданной близости. Но каким бы образом ни возникли эти организмы, микроокаменелости свидетельствуют, что столь сложные клетки появились примерно 1200 млн. лет назад, то есть в начале сентября нашего условного «года жизни».

Простейшие, как и бактерии, размножаются делением, но их внутреннее строение гораздо сложнее, и, естественно, деление простейших — процесс тоже очень сложный. Большинство отдельных структур, входящих в сообщества, также делятся. Более того, митохондрии и хлоропласты, обладающие собственной ДНК, нередко делятся независимо от деления всей клетки. ДНК ядра разделяется особо сложным способом, обеспечивающим копирование всех ее генов, причем таким образом, что обе дочерние клетки получают полный их набор. У различных простейших существует еще несколько способов размножения. Они разнятся в частностях. Но характерной особенностью всех способов является та или иная перетасовка генов. В некоторых случаях это происходит, когда две клетки сливаются и обмениваются генами перед тем, как вновь разъединиться, а затем содержат два полных набора генов и после их перетасовки разделяются, образуя две новые клетки, но уже с одним набором в каждой. Такие клетки бывают двух типов — крупная, относительно неподвижная клетка и клетка поменьше, активная, передвигающаяся с помощью жгутика. В этом различии заложена основа разделения полов. Первая называется яйцеклеткой, вторая — сперматозоидом. Когда обе эти клетки сливаются в новую клетку, гены опять располагаются двумя наборами, но уже в новых комбинациях — с генами не одного родителя, а двух. Такая комбинация вполне может оказаться уникальной и даст чуть иной организм с новыми характерными чертами. Разделение организмов по полу увеличивало возможности генетических изменений и тем самым заметно повышало скорость эволюции.

Простейших насчитывается около 10 тысяч видов. Одни покрыты множеством колышащихся нитей, так называемых ресничек, согласованное движение которых обеспечивает перемещение в воде. Другие, в том числе амеба, движутся по-иному: они выпячивают псевдоподии (ложноножки) и переливаются в них. Многие морские простейшие вырабатывают из кремнезема или углекислого кальция раковинки очень сложной структуры и поразительной красоты, открывающейся только исследователю, вооруженному микроскопом. Одни напоминают миниатюрные раковины улиток, другие — чудесные вазы и сосуды. Самые изящные слагаются из блестящего прозрачного кремнезема в концентрические сферы, пронизанные иглами, в готические шлемы, колокольни в стиле рококо и космические корабли в венце радиоантенн. Обитатели этих раковинок высовывают в отверстия длинные нити, которыми и захватывают частицы пищи.