специфические особенности, с учётом которых онтогенез повторяет и видоизменяет филогенез.
С момента отделения клеток от многоклеточного «коммунального хозяйства», процесс дробления этого «хозяйства» по-видимому сменился первым и самым древним из видов бесполого размножения – делением клеток надвое (митозом). Деление, в отличие от дробления, требует роста каждой клетки, а рост не может быть осуществлён только за счёт внутренних ресурсов, он требует регулярного притока вещественно-энерегетических ресурсов из пространства за пределами клеточной оболочки.
С началом ресурсного обеспечения клеточных организмов посредством питания обостряется конкурентная борьба между различными типами клеток, происходит жёсткое разделение труда между генотипом и фенотипом, между мобилизационной структурой каждой клетки, обеспечивающей питание и выделение, и мобилизационной структурой, обеспечивающей размножение.
Размножение делением является наиболее консервативным способом размножения, оно проявляет первоначальные истоки размножения как такового, которые заключались в максимально точном копировании исходного образца, максимально точного воспроизведения копией оригинала по возможности без каких-либо поправок и отклонений. На старте эволюции размножения, таким образом, размножение было устроено способом, который по возможности устранял всякую изменчивость, а тем самым – и саму биологическую эволюцию. Деление осталось уделом главным образом одноклеточных организмов – бактерий, амёб, инфузорий и т. д. Не развившие иных способов размножения организмы так и остались одноклеточными, наиболее примитивными организмами, стоящими на низшей ступени эволюции.
Если бы деление обеспечивало абсолютную точность копирования, эволюция застыла бы на уровне одноклеточных организмов.
Однако, в отличие от специализированных соматических и половых клеток многоклеточного организма, у одноклеточных организмов, размножающихся делением, сложилась, как и у любых других организмов, двойная (бинарная) система мобилизационных структур – на генетическом уровне обеспечивающая воспроизведение в потомстве посредством размножения, и на фенотипическом уровне обеспечивающая управление жизнедеятельностью, мобилизацию на биологическую работу по выживанию и оптимизации жизни.
Поэтому изменчивость могла осуществляться также на двух уровнях – на генетическом уровне в результате ошибок копирования, мутаций, наследуемых изменений мобилизационных структур аппарата наследственности, и на фенотипическом уровне, в результате приспособительных изменений характера и содержания биологической работы и соответствующих им изменений организма.
Это означает, что система размножения не обладает монополией на изменчивость, что преимуществами в выживании и оставлении потомства обладают те носители генотипа, которые в жизненном процессе, основываясь на полученном ими генетическом материале или вопреки ему, выработали те или иные преимущества. И так из поколения в поколение, из века в век, из тысячелетия в тысячелетие.
Мутации ненаправлены, они теоретически могут сохраняться в потомстве в своих результатах сколь угодно долгое время и сколь угодно длинное число поколений. Но они сохраняются в потомстве лишь в том случае, если они позволяют эффективно осуществлять биологическую работу, в противном случае они уничтожаются отбором, как только реализуются в фенотипе, вместе со своими носителями, мутировавшими фенотипами.
Мутации ненаправлены, биологическая работа же направлена. Она указывает отбору критерии оценки тех или иных признаков, проявляющихся в борьбе за существование и оказывающихся конкурентоспособными или неконкурентоспособными. Отбору же безразлично, определены ли эти признаки в процессе размножения или они выработаны в процессе жизни: он поддерживает конкурентоспособное и устраняет неконкурентоспособное, им оценивается не то, кем был тот или иной индивид от рождения, а кем стал в результате биологической работы, подготовившей его к трудной жизненной борьбе.
При том копирующем типе размножения, который был присущ древнейшим одноклеточным организмам, они никогда не продвинулись бы в эволюции, если бы не сочетание благоприятных мутаций с активной биологической работой, для которой эти мутации открыли новые возможности. С началом объединения клеток посредством колониальных образований в многоклеточные организмы происходит формирование нового типа «коммунального хозяйства», в котором по ере специализации клеточного состава возникает жесткое «разделение труда между половыми и соматическими клетками.
Специализация соматических клеток в многоклеточных организмах, в том числе и та специализация, которая привела к возникновению половых клеток с «неполноценным», половинчатым, одинарным набором хромосом – также результат биологической работы. Бесполое размножение – это биологическая работа, которая осуществляется одной особью и соматическими, а не половыми клетками. Виды, которые в процессе эволюции ограничили своё самоизменение этим типом биологической работы, и сегодня остаются наиболее примитивными организмами и размножаются делением. А от тех, что изменили характер и содержание биологической работы, ведёт своё происхождение весь поразительно многообразный растительный и животный мир, включая и человека. В телах многоклеточных организмов постоянно совершается размножение делением, без которого невозможна жизнь.
Жизнь на Земле невозможна и без астрономического числа организмов, размножающихся делением, прежде всего – бактерий, ибо из их биологической работы, направленной на получение ресурсов из природной среды, не может прожить ни одно живое существо. Они незаметны в силу своих микроскопических размеров, но они участвуют во всех процессах жизнедеятельности, участвуют в усвоении пищи как растениями, так и животными, и человеком, создают возможности для брожения, окисления, разложения мёртвых тел.
Быстрое размножение и экспоненциальное увеличение численности позволяет бактериям заполнять любые среды. Некоторые бактерии проживают свой жизненный цикл и делятся уже через 20 минут после предшествующего деления, полученная делением пара делится ещё через 20 минут и так далее. При резкой смене условий резко сокращается количество бактерий, но вскоре среди них начинают размножаться мутантные формы, и бактериальный состав восстанавливается.
Поэтому бактерии способны поселяться практически на любом субстрате, их даже обнаруживают на стенках ядерных реакторов. Границами обитания бактерий является атмосфера высотой 12 км, почва глубиной около 3 км, в водной же среде их обитание не имеет границ. Именно размножение является формой биологической работы, которая позволяет обеспечить подобную приспособляемость.
Но даже у бактерий биологическая работа фенотипа имеет не менее важное значение для отбора, чем работа генотипа. Мобилизационные структуры, обеспечивающие получение вещественно-энергетических ресурсов из окружающей среды способствуют выживанию и распространению бактерий столь же активно, как и их способы размножения. Разные виды бактерий приспособлены к питанию из разных источников. Но все бактерии в совокупности питаются всем, что есть в земной природе, кроме наиболее твёрдых неорганических веществ. Они способны получать энергию даже путём использования энергетического потенциала химических связей неорганических соединений.
Они способны жить в воздухе и использовать кислород (аэробы), жить без воздуха и погибать от кислорода (анаэробы), жить и в воздухе и без воздуха, питаться, как растения, фиксируя углекислый газ (автотрофы), как животные – органическими соединениями (гетеротрофы), осуществлять фотосинтез, подобно растениям (фототрофы), запасать энергию посредством дыхания (хемотрофы), окислять неорганические соединения (митотрофы) или органические соединения (органотрофы) и т. д.
Почти неограниченная пластичность мобилизационных структур населяющих землю микроорганизмов, и в их питании, и в размножении, несомненно, явилась одной из важных предпосылок эволюции жизни. Конечно, первенцы живой эволюции были ещё примитивнее нынешних микроорганизмов, но нынешние бактерии, безусловно, унаследовали от них свои способы размножения, и не только деление, но и обмен генетическими структурами.
Этот процесс так называемого горизонтального переноса генов сыграл, очевидно, немалую роль в эволюции. Осуществляя такой перенос, бактерии как бы воспроизводят особенности биологического «коммунального хозяйства» генов, которое, возможно, существовало на заре жизнеобразования.
Первый способ передачи генов от организма к организму – прямая передача (конъюгация). Одна бактерия сбрасывает определённый ген, другая подхватывает и встраивает в свою генетическую систему, обратного хода нет. В конъюгации проявляется уже зачаточная форма полового взаимодействия.
Второй способ переноса (трансдукция) осуществляется через посредника – вируса. Третий способ (трансформация) реализуется вообще без осуществления межклеточного контакта. Одни бактерии сбрасывают отдельные участки ДНК, другие находят и подхватывают, причём использоваться могут даже гены погибших клеток, которые, встраиваясь в геном, начинают участвовать в воспроизведении живых.
Долгое время считалось, что организмы, у которых генетический материал упакован в ядра и хромосомы (эукариоты) способны только к вертикальному переносу генов – от поколения к поколению. Однако изучение геномов показало, что многие геномы живых существ, в том числе и человека, содержат в себе бактериеподобные последовательности.
Наряду с бактериями делением размножаются некоторые кишечнополостные и черви. Наряду с бинарным делением (митозом) у некоторых организмов сложилось также множественное деление, похоже на дробление оплодотворённых яйцеклеток у позвоночных животных. Такое деление (шизогония) осуществляется у радиолярий, некоторых водорослей и наиболее примитивных грибов, а также у простейших паразитов. Клетки размножаются митозом от исходной материнской под единой оболочкой, затем она разрывается, и множество организмов сразу выходят в окружающую среду.