3.3.2. Эволюция эукариот.

Возникновение ядерных одноклеточных организмов ознаменовало собой принципиально новый этап в эволюции жизни.

В течение длительного периода, не менее 700–800 млн. лет, эукариоты были представлены только одноклеточными формами. За это время возникли и развились многие –фундаментальные свойства эукариотических организмов. К их числу, безусловно, относится формирование митоза – одного из важных ароморфозов.

Усложнение ядра, появление хромосом поставило насущную проблему – регулярного равного деления ядерных структур и цитоплазмы. Всякий, кому довелось наблюдать за делением эукариотических клеток с четким разделением сестринских хромосом, получает большое эстетическое удовольствие от его рациональности и красоты. В то же время благодаря симбиозу клетки эукариот обогатились митохондриями и хлоропластами. Выделилась группа простейших эукариот, из которых позднее сформировались растения, появились предковые формы животных, грибов. Симбиотический процесс следует также рассматривать, как крупный ароморфоз в развитии жизни на Земле. Непрерывно шел процесс дивиргенции, росло разнообразие форм жизни.

Усложнение эукариотических клеток привело к возникновению полового процесса. Это значит, что в популяциях одноклеточных эукариот стали появляться клетки с полярными свойствами, способными к взаимному объединению – копуляции. В результате был проделан решающий шаг к возникновению диплоидности. По мере того как половой процесс становился регулярным, росла необходимость в делении клеток, в ходе которого гомологичные хромосомы расходятся и их число уменьшается вдвое. Именно эта важная функция первоначально легла на зарождающийся мейоз. Длительная эволюция в конечном счете привела к созданию двухступенчатого мейоза современного типа.

Весь комплекс событий, начиная с формирования пола и заканчивая появлением мейоза, имел исключительное значение для последующего хода эволюции. В результате возникла диплоидность, появилась доминантность и рецессивность, сформировалась комбинативная изменчивость, слагающаяся из рекомбинации в профазе, случайного расхождения хромосом в метафазе I мейоза и случайного соединения гамет при оплодотворении. В популяциях одноклеточных эукариот благодаря становлению упомянутых процессов темп эволюции резко возрос. Таким образом, возникновение пола, мейоза и сопряженных явлений явилось крупнейшим достижением в эволюции жизни.

Глава 4. Развитие высших структур.

Никто точно не знает, когда именно возникла первая живая клетка. Возраст самых ранних следов жизни (остатков бактерий), найденных в древних отложениях земной коры, - около 3,5 млрд. лет. Допустим, что возраст жизни на нашей планете – 3,6 млрд. лет.

Для большей наглядности представим себе, что этот огромный отрезок времени уместился в пределах одних суток. Сейчас на наших «часах» – ровно 24 ч, а в момент возникновения жизни они показывали 0 ч. Каждый час вместил 150 млн. лет, каждая минута – 2,5 млн. лет (рис. 2).

4.1. Докембрий.

Самая древняя эпоха развития жизни – докембрийская – длилась невероятно долго: свыше 3 млрд. лет. Или, по нашей шкале, с начала суток до 8 часов вечера.

Мы уже рассказали об условиях, в которых жили первые живые организмы. Чтобы строить свои организмы, всему живому требуется, в частности, водород. Зеленые растения получают его, расщепляя воду и выделяя кислород. Но бактерии этого делать еще не умеют. Они разлагают не воду, а сероводород, что гораздо проще. При этом выделяется не кислород, а сера (поэтому на поверхности некоторых болот можно встретить пленку из серы).

Так и поступали древние бактерии, но количество сероводорода на Земле было довольно ограничено. Наступил новый кризис в развитии жизни.

Выход из него «нашли» сине-зеленые водоросли. Они научились расщеплять воду. Это в 7 раз труднее, чем расщепить сероводород. Это произошло 2,3 млрд. лет назад (по нашей шкале – около 9 часов утра).

Теперь в качестве побочного продукта в атмосферу начал выделятся кислород. Накопление кислорода представляло серьезную угрозу для жизни. Начиная с 11 часов утра новое самозарождение жизни на Земле стало невозможным – содержание кислорода достигло 1% от современного. А перед живыми организмами встала новая проблема – как бороться с возрастающим количеством этого агрессивного вещества.

Но эволюция смогла преодолеть и это испытание, одержав новую блестящую победу. Около 11 часов утра на Земле появился первый организм, вдохнувший кислород. Так возникло дыхание.

До этого момента живые организмы жили в океане, укрываясь в водной толще от губительных для всего живого потоков солнечного ультрафиолета. Теперь благодаря кислороду в верхних слоях атмосферы возник слой озона, смягчивший излучение. Под защитой озона жизнь смогла выйти на сушу.

В течение докембрия природа сделала еще целый ряд замечательных «изобретений». Около 2 часов дня (по нашей шкале) клетки получили ядро. Примерно тогда же возникло половое размножение, резко ускорившее темпы эволюции. Появились первые многоклеточные существа.

К концу докембрия земные моря населяли разнообразные животные: медузы, плоские черви, губки, полипы. Все они были мягкотелыми, лишенными скелета. Возникновение у животных скелета – раковин, панцирей и т.д. – обозначило начало новой геологической эры.

4.2. Палеозой.

Палеозойская эра, начавшаяся 570 млн. лет назад, длилась 340 млн. лет (то есть по нашей шкале, с начала девятого вечера до половины одиннадцатого). Ученые делят ее на шесть периодов.

4.2.1. Кембрий.

Самый ранний из них – кембрий (он продолжался 70 млн. лет). В этот период у самых разнообразных животных начинает развиваться скелет, будь то раковина, панцирь или просто колючие шипики. Видимо, мягкотелость становится к этому моменту слишком небезопасной.

Творчество природы, создающей новые формы жизни, в кембрии необычайно плодотворно и разнообразно: почти все типы животного царства получают своих первых представителей. Хордовых, например, представляют существа, похожие на современного ланцетника. Пропуская воду через жаберные щели, они таким образом процеживают из ила съедобные частички.

Как ни трудно нам представить моря без рыб, но в морях кембрия их еще не было. Моря были густо заселены знаменитыми трилобитами – вымершими предками пауков, скорпионов и клещей.

4.2.2. Ордовик.

За кембрием следует ордовик (он длился 60 млн. лет). В море по-прежнему процветают трилобиты. Появляются первые позвоночные – родичи современных миног и миксин. Челюстей у них еще нет, но строение рта позволяет хватать живую добычу, что, конечно, гораздо выгоднее бесконечного процеживания ила.

4.2.3. Силур.

В следующем периоде – силуре (30 млн. лет) на сушу выходят первые растения (псилофиты), покрывая берега зеленым ковром высотой до 25 см. Вслед за ними на сушу начинают переселяться животные, приучаясь дышать атмосферным воздухом, - многоножки, черви, пауки и скорпионы.

В морях трилобитов уже теснят гигантские ракоскорпионы, длина которых порой превышает 2 м. У позвоночных появляется новый, неизвестный прежде орган – челюсти, развившиеся из безобидных жаберных щелей бесчерепных (например, ланцетника). Чтобы добыча не ускользнула из этих челюстей, рыбы приобретают одновременно парные плавники, увеличивающие маневренность.