Появлявшиеся ранее на канале публикации, касающиеся вопроса зарождения и ранних стадий эволюции жизни, упоминают что первыми материальными свидетельствами появления живых организмов на Земле являются строматолиты, – появляющиеся около 3.8 миллиардов лет назад в отложениях известковые «лепёшки» оставленные сообществами синтезирующих микроорганизмов. Среди прочего там встречается и тезис, что в архейском эоне – 4.0-2.5 миллиарда лет назад, бактерии иначе и не могли. Они были примитивнее любых современных организмов (исключая вирусы, но эта сущность – разговор особый), имели совсем ещё короткую ДНК, так что каждый организм самостоятельно синтезировать всё необходимое не мог. Приспособленность оставалась очень низкой.
...И последний тезис вызвал вопросы у читателей. Разве симбиоз не является сложной формой приспособления сам по себе?
Замечание, в принципе, справедливо. Симбиоз требует приспособления. Но… тут всё непросто. Прежде всего потому, что приспособленности, – определённых навыков, – заведомо требует решение любых задач. Время же на приспособление у микроорганизмов было, – минимум 200 миллионов лет только в катархее, а затем ещё и весь архей… Бездна времени. Вопрос, таким образом, только в том, почему бактерии приспосабливались сначала к выживанию в сообществах, а только потом – к самостоятельному.
Почему сообщества – решение более простое, доступное генетически бедным?
Потому что, «бедным».
Древнейшие организмы, – а реконструированный недавно LUCA (общий предок бактерий и архей) жил 4.2 миллиарда лет назад, – что-то уже синтезировали, но далеко не всё необходимое им. Организм собирался в значительной мере из молекул рассеянных в растворе… И легко понять, что найти подходящий раствор было огромной проблемой. То что на молодой Земле инопланетная автоматическая станция признаков жизни бы не нашла, – не шутка. Никаких шансов. Где сидел этот LUCA, сколько лет или веков ему требовалось, чтобы нужные молекулы впитать, – даже гадать не стоит.
И очевидное решение в такой ситуации сесть кучей. Ведь жизнь сама по себе является источником высокомолекулярных соединений. Доев всё абиогенное, бактерии потянулись друг к другу. То что выделяли одни, могло пригодиться прочим. И далее эволюция пошла в направлении продуктивного разделения труда. Каждый строматолит представлял собой биосферу в миниатюре. Короткие ДНК членов сообщества выполняли ограниченный объём операций, – ограниченный, но разный, чем только и достигалось, что на входе свет, вода, фосфор и углекислый газ (ничего дефицитного), а на выходе, собственно, строматолит.
И строматолит, кстати, получался, поскольку система работала плохо. Круговорот не был замкнут даже в пределах сообщества, – отсутствовали хищники и редуценты, – так что, наработанная биомасса минерализовалась в вышеупомянутый известковый блин.
Так было принято, потому что так – проще. Бактерии, способные самостоятельно синтезировать всё необходимое – цианеи, – предсказуемо появились позже неспособных… И здесь, всё-таки, надо вернуться назад, поскольку важный момент может быть читателем упущен. Если первые организмы не были самодостаточны, то как они выживали до изобретения хотя бы сообществ? Выживали, используя готовые, абиогенного происхождения (значит, часто, не возобновимые) реагенты. То есть, выживали, но так – едва-едва.
Второй вопрос, сделала ли достаточно длинная ДНК с богатой палитрой химических возможностей микроорганизмы самодостаточными? Некоторые современные литотрофные бактерии, буквально обходящиеся водой, камнем и газами, могут быть названы таковыми. Большинство же, конечно, зависимы от экосистемы, – в одно лицо которую не создают. Но помощь продуцентам требуется уже качественно иная, – более общая. Чтобы те же цианеи процветали, кто-то должен их есть, а ещё кто-то разлагать, замыкая круговорот веществ. В остальных смыслах современные фотосинтезирующие организмы – сильные и независимые.
...Обратить внимание нужно ещё и на слово «фотосинтезирующие». Бактериальные сообщества совершенно обычны и сейчас. В том числе и кишечник каждого человека населяет сложнейшая симбиотическая система из такого разнообразия бактерий и архей, что все тонкости связей в ней не считаются ещё достаточно изученными. То есть, сообщества сохраняют актуальность, и остаются необходимыми и для современных микроорганизмов… Вопрос в том, для чего они им – теперь-то?
Теперь сообщества нужны прежде всего для решения задач архисложных. В действительности, – но это с трудом сознаётся, – работа продуцентов максимально проста. На входе они имеют ограниченный набор реагентов. И реагентов немудрящих, чтоб не сказать примитивных, – вода и углекислый газ… Но совсем другое дело – консументы, а тем более редуценты. Тем и другим при сходном разнообразии синтезируемых белков приходится иметь дело с огромным разнообразием сложных молекул «на входе».
И это уже к вопросу, почему в природе редуценты появляются последними, и до сих пор им приходится, – как продуцентам в архее, – наваливаться на задачу толпой, организуясь в сложнейшее сообщество. Это ж мало ли что человек съест. Его симбионты (в идеале, но он далеко не достигнут) должны быть готовы к разборке любой молекулы.