Бактерии — это простейшие живые организмы, которых изучено около 10 000 видов, а предполагается, что существует около миллиона. Ещё со школьной скамьи мы прекрасно знаем, что бактериальная клетка — это сложнейший механизм. При этом, клетки высших организмов, таких как растения, животные, грибы и даже простейшие (амебы, инфузории), устроены на столько сложнее, что мы только сейчас приближаемся к пониманию их работы. Бактерии и археи относятся к прокариотам (безъядерным) микроорганизмам, чаще всего одноклеточным. Бактериальная клетка не имеет ни ничего, отделённого оболочкой — ни ядра, ни каких-либо иных "внутренних органов". Под внутренними органами понимаются, например, митохондрии — энергетические станции клеток высших организмов. Энергию они получают, расщепляя органические вещества, используя кислород в качестве окислителя до углекислого газа и воды. Поэтому, стоит понимать, что дышим мы исключительно для того, чтобы обеспечить кислородом митохондрии, то есть для того, чтобы жили наши клетки, являясь машинами для их выживания. Например, у растений роль энергетических станций выполняют пластиды, занимающиеся фотосинтезом.
Ещё одним серьёзным и, пожалуй, даже важнейшим отличием клеток высших организмов от бактериальных является, как вы уже поняли, наличие ядра, окруженного двойной оболочкой (эукариоты — имеющие настоящее ядро). В ядре хранится наша наследственная информация в виде, конечно же, ДНК. У бактерий, разумеется, тоже есть ДНК — единственная молекула в форме кольца, содержащая все гены данного вида бактерий, т. н. кольцевая ДНК — замкнутый полимер, не имеющий концевых генов. Для этих молекул (нуклеотиды), характерно прикрепление в клетках к мембране изнутри. Некоторые вирусы содержат ДНК кольцевой формы. У человека кольцевая ДНК находится в митохондриях. Но в основном, носители кольцевой ДНК — это прокариоты. Собственно, митохондрии некогда были просто захвачены нашими клетками и теперь на них работают, поэтому в них сохранилась кольцевая ДНК. Линейную ДНК содержат клетки животных, растений и грибов (эукариот).
ДНК бактерий находится непосредственно во внутренней среде клетки — в её цитоплазме, где протекает активнейшим образом обмен веществ. Таким образом, ДНК бактерий непосредственно контактирует со всем разнообразием химических реакций, происходящих в бактериальной клетке, подвергаясь воздействию самых разнообразных вновь появляющихся веществ, словно находясь на поле боевых действий. Каждое из этих веществ потенциально может повлиять на наследственную информацию, а также на те молекулярные механизмы, которые эту информацию считывают для дальнейшего воспроизведения. В этих, скажем так, антисанитарных условиях очень сложно создать эффективные и надежные системы хранения, чтения, воспроизведения и ремонта ДНК. Ещё сложнее создать молекулярный механизм, который мог бы осмысленно (то есть в соответствии с обстановкой) управлять работой таких систем.
Именно в этом и состоит уникальность и, скажем так, гениальность обособления клеточного ядра. Гены оказались надежно изолированы от цитоплазмы со всей её бурлящей химией. Клетка в спокойной обстановке "занялась" налаживанием эффективной системы их регуляции. И вот тут-то нам на руку сыграло (в том смысле, что мы вообще появились) то, что при одном и том же наборе генов клетка могла вести себя совершенно по-разному в зависимости от условий. То есть клетки стали не просто копиями друг друга, а разными, выполняющими различные функции. Так появился механизм ненаследственной приспособительной изменчивости — изобретение природы, которое на целый порядок повысило устойчивость и жизнеспособность организмов.
Именно благодаря такой системе регуляции генов появились многоклеточные животные и растения. Вся суть многоклеточного организма в том и состоит, что генетически идентичные клетки в зависимости от условий становятся абсолютно отличными друг от друга в смысле выполнения различных функций. Так, например, именно благодаря этому свойству эукариотических клеток образуются ткани и органы. Прокариоты, бактерии, принципиально на это не способны.
Механизм приспособления к изменяющимся условиям у бактерий невероятно примитивен: они очень быстро и беспорядочно мутируют, "подбирая" необходимую комбинацию генов методом "проб и ошибок", обмениваясь при этом друг с другом новыми генами. Подавляющее большинство представителей при таком подходе гибнет. Но бактерий огромное количество, поэтому всегда есть вероятность того, что кто-то из всего числа мутировавших собратьев окажется жизнеспособным в новых условиях. Способ хороший, но чудовищно расточительный. И главное — тупиковый. При такой стратегии нет никаких причин усложняться, поэтому бактерии не способны к прогрессу. Так, современные бактерии почти не отличаются от архейских.
Древнейшие следы присутствия эукариот обнаружены в осадочных породах возрастом около 2,7 миллиардов лет. Наиболее древними многоклеточными, известными в настоящее время, являются червеобразные организмы длиной до 12 см, обнаруженные в 2010 году в отложениях формации Francevillian B в Габоне. Их возраст оценивается в 2,1 млрд лет. В целом же многоклеточность возникала в разных эволюционных линиях органического мира несколько десятков раз. Таким образом, можно сделать вывод о том, что жизнь вполне себе логична, если на планете достаточно долгое время сохраняются более или менее стабильные условия (это при том, что астероид 65 млн. лет назад уничтожил по разным оценкам до 80% жизни на Земле). Таким же логичным на сегодняшний день выглядит и её развитие в виде эволюции.
__________
Ссылка на чат в Telegram, в котором я публикую и статьи из Дзен, но в основном то, что сюда не входит по тем или иным причинам, а также немного различной отсебятины.
Д.
