Сложные формы жизни снаружи выглядят по-разному. Но все растения, одноклеточные организмы, животные и даже люди на самом простом уровне состоят из похожего материала – из клеток, включающих ядра.
Эукариоты, или ядерные, – общее название для всех живых организмов, клетки которых содержат ядро. Все организмы, кроме бактерий и архей, являются ядерными (вирусы также не являются эукариотами, но не все биологи вообще считают их живыми организмами). Итак, поскольку эукариотами являются многие формы жизни, в том числе люди, то очень похоже, что у нас всех есть общий предок. Вы и яблоня, растущая у Вас в саду – далекие родственники, разделенные несколькими миллиардами лет и еще большим количеством поколений.
Но эукариотов не существовало на протяжении большей части истории жизни на Земле. Наша планета была домом всего для двух видов живых организмов: бактерий и архей. Эти два типа организмов также объединяются под названием «прокариоты». Эти одноклеточные организмы царствовали на Земле в течение первых двух миллиардов лет после появления жизни на Земле. Но за всю историю жизни на планете прокариоты никогда не становились большими и сложными, как эукариоты. Все дело в том, что они не могли накапливать энергию. Прокариоты могут производить энергию только на своей оболочке. Поэтому, для производства большего количества энергии необходима большая площадь оболочки, а это требует сильного увеличения размера клетки и это, в свою очередь, требует еще большого количества энергии для поддержания жизнедеятельности клетки.
Допустим, что бактерия хочет увеличить все свои линейные размеры в 3 раза, тогда площадь оболочки этой бактерии увеличится примерно в 9 раз, и во столько же раз вырастет количество вырабатываемой энергии. Но, объем такой бактерии вырастет примерно в 27 раз, и во столько же раз больше энергии бактерии будет нужно для поддержания своей жизнедеятельности. Таким образом, энергии у бактерии будет в 3 раза меньше, чем её нужно. Этот порочный круг прокариоты никогда бы не разорвали самостоятельно.
Однако, случилось нечто невообразимое. Событие настолько редкое, что оно случилось всего один раз за четыре миллиарда лет истории жизни на планете. Однажды, клетка археи столкнулась с бактерией и поглотила ее, но, по какой-то причине, она не стала переваривать бактерию. Мы не знаем точно почему, но это был первый раз, когда один живой организм жил в симбиозе не вместе (рядом) с другим организмом, а внутри него. Такое явление называется «эндосимбиоз». Любое живое существо, которое Вы видите невооруженным глазом, происходит от этого синтеза. Благодаря сотрудничеству со своим новым домом, который обеспечивал бактерию всем необходимым, бактерия смогла заняться одним единственным делом – производством энергии, которой ранее так не хватало организмам для развития. Так была создана первая митохондрия, которая уже была эукариотом.
Эти первые эукариоты обладали избытком энергии, поэтому они могли расти и развиваться, экспериментировать со своими новыми невероятными способностями. Позже некоторые из них поглотили вторую бактерию, которая научилась фотосинтезу. Эти эукариоты впоследствии превратились в растения. Вскоре эукариоты эволюционировали во все имеющиеся на Земле виды животных и растений, начиная с медузы и каштана, и заканчивая воробьями и медведями, и даже нами – людьми. Мы знаем, что все началось именно с могучей митохондрии, потому что в ней все еще содержится ее собственный геном – цепочка ДНК, как у прокариотов. Мы можем обнаружить треть наших, человеческих генов либо в бактерии, либо в архее.
Итак, в мире, наполненном бактериями и археями, которые сталкиваются друг с другом каждую секунду по многу раз в течение первых двух (из четырех) миллиардов лет существования жизни на Земле, история происхождения эукариотов произошла только однажды. Так говорит общий предок всех эукариотов, чей геном до сих пор содержится в геномах всех видов растений, животных, а также людей. Это произошло благодаря такому простому, но чрезвычайно редкому событию, когда две ветви двух разных стволов древа жизни соединились в одну, освободив жизнь от оков энергетического голодания, и подарив природе возможность создать бесконечное число прекраснейших форм жизни.
