Более совершенная структура клеток существенно увеличила продолжительность их жизненного цикла. И если короткий срок существования цианобактерий не позволял атакующим вирусам влиять сколь-нибудь существенно на генетический аппарат этих бактерий, то более продолжительный срок существования клеток делал их генетику зависимой от вирусных атак. Этот фактор резко ускорил эволюцию как самих клеток, так и в особенности их конгломератов. Можно предположить, что эволюция клеток при этом шла по линии совершенствования ее защитных механизмов от вирусных атак. А вот эволюционные изменения колоний клеток шли по линии совершенствования их видовой структуры, порождая их большое многообразие.
Совершенствование защитных механизмов клетки не отличалось многообразием. И шло большей частью по линии усиления защиты генетического аппарата клетки, которая заключалась в создании внутри клетки защищенного оболочкой ядра, содержащего молекулы ДНК, и в совершенствовании пространственной структуры хранения этой информации в самом ядре. Следующий защитный механизм клетки состоял в появлении таких ее структур, как лизосомы. Это своеобразные пузырьки, наполненные агрессивным белком, разлагающим большинство других белков и сложных химических соединений на отдельные молекулы, которые затем могут быть вовлечены в создание новых белковых и нуклеотидных соединений или других биологически активных молекул. Лизосомы в клетке действуют избирательно, атакуя чужеродные белки, а также разлагая отработавшие свое белковые структуры клетки, бракованные белки и другие случайные структуры. Если генетически запрограммировано, то лизосомы могут атаковать вообще все части клетки, работая на ее уничтожение. Механизм такой направленной избирательности лизисом не ясен. Не исключено, что этот механизм ответственен и за ликвидацию клетки при ее старении и завершении генетически обусловленного срока существования.
Следующее направление совершенствования защитных механизмов клетки заключалось в создании так называемого аппарата Гольджи. По сути, это своеобразная выделительная система клетки. Структурно он представлен разветвленной сетью мембран, отделяющих внутреннее содержимое клетки от внешней среды. В межмембранном пространстве аппарата Гольджи, скорее всего, содержится концентрированный состав ионов, создающий разность потенциалов для функционирования рибосомных комплексов, производящих белки, которые сразу же и выделяются в это межмембранное пространство, и затем выходят в межклеточное пространство. Если бы не структура Гольджи, то выделительная нагрузка легла бы на внешнюю мембрану клетки, многократно увеличив ее проницаемость и, следовательно, ослабив защиту от внешних атак. Кроме того, в структуре Гольджи не просто происходит выделение синтезированных активных белков, а они снабжаются оболочкой из части мембраны клетки, что дает возможность другим клеткам данного биологического организма устанавливать между собой защищенное взаимодействие.
Такая же, как в митохондриях, транспортная функция электронов реализуется и в хлоропластах. Только в хлоропластах у НАДН главной задачей является служить восстановителем в таких процессах, как фотосинтез и синтез жирных кислот.
В ходе эволюции механизм митохондриального синтеза АТФ достиг совершенства, превратившись в своеобразный биологический механизм. Работа АТФ-синтетазы при этом связана с механическими движениями её отдельных частей, создав эдакий «вращательный катализ». Подобно тому, как электрический ток в обмотке электродвигателя приводит в движение ротор относительно статора, направленный перенос протонов через АТФ-синтетазу вызывает вращение отдельных субъединиц фактора сопряжения относительно других субъединиц ферментного комплекса, в результате чего это уникальное энергообразующее устройство совершает химическую работу – синтезирует молекулы АТФ. В дальнейшем АТФ поступает в цитоплазму клетки, где расходуется на самые разнообразные энергозависимые процессы.
Избыточная энергия, предоставляемая митохондриями клетке, привела к тому, что хлоропласты как источники энергии стали не столь необходимыми, как раньше. И если раньше клетки в условиях дефицита солнечной энергии угнетались или гибли, то теперь часть из них могли обходиться и без работы фотосинтезирующего механизма. Но оставалась потребность в питательной среде (глюкозе и жирных кислотах). Эволюция таких клеток, оказавшихся в экстремальных условиях дефицита освещения, пошла по пути заимствования питания у соседних клеток, обладавших этими ресурсами.
Для такой агрессии жизненно важной становилась возможность пространственного перемещения клетки. Кроме чисто механического, такое перемещение возможно было и путем интенсивного деления материнской клетки. Природа реализовала оба пути. Один в популяциях животного мира, другой – в популяциях грибов.
Страта пятая. Эволюция видов
Быт.1:22 И благословил их Бог, говоря: плодитесь и размножайтесь, и наполняйте воды в морях, и птицы да размножаются на земле.
Быт.1:23 И был вечер, и было утро: день пятый
Виды стремятся к неограниченному размножению. Так как производится более особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникать борьба за существование либо между особями того же вида, либо между особями различных видов, либо с физическими условиями жизни.
Ч.Дарвин
Все причины эволюционного многообразия видов можно сгруппировать в несколько групп:
– половой отбор особей, более приспособленных к меняющимся условиям внешней среды;
– естественная эволюция путем сохранения наименее уязвимых особей в биологической системе жертва – хищник;
– конкурентная борьба за ареал проживания и его ресурсы между близкими видами, возникающими в процессе их внутривидовой эволюции;
– эволюционное изменение вида в результате симбиотической приспособляемости определенной части вида к паразитарным и патогенным биологическим организмам;
– эволюция в результате межвидового скрещивания.
Есть еще одна группа. Мутационная эволюция. Многими она рассматривается как основная. Но представляется, что это не так. По крайней мере, для высокоорганизованных биологических видов, в которых особи с морфологическими отклонениями негативно воспринимаются сородичами и имеют весьма мало шансов на наследственное закрепление этих особенностей. С другой стороны, нет и оснований считать, что природа в поколениях всегда воспроизводит только точные копии. На уровне низших биологических организмов – огромное число воспроизводимых экземпляров с большой динамикой их смены, безусловно, будет порождать некий разброс видовых признаков. На уровне высокоорганизованных биологических организмов сложность биологической системы, состоящей из такого же огромного числа клеток, опять же по тем же законам статистики, всегда будет порождать определенные отклонения почти в каждом организме. Но назвать эти отклонения мутацией было бы не совсем корректно.
Да и эволюция путем межвидового скрещивания, скорее, ведет к деградации и вырождению таких видов, чем к закреплению изменений.
Все многообразие форм существования биологических организмов уместно классифицировать в соответствие с их эволюционной иерархией. Основы такой иерархии до уровня многоклеточных организмов даны на уровне четвертой страты. А именно:
– вирусные формы;
– бактериальные формы;
– археи;
– одноклеточные и простейшие многоклеточные;
– многоклеточные растительные формы;
– грибковые формы.
Для всех перечисленных форм (царств) характерно пассивное осваивание ареала обитания. То есть перемещение либо под воздействием внешней среды, либо ограниченное микропространственное перемещение за счет вращательных или колебательных движений всей клетки или ее частей, либо распространение путем многочисленной серии делений (роста) основной субстанции.
Окислительно–восстановительный способ питания, подкрепленный митохондриальной энергонезависимостью клеток, породил новый класс видового разнообразия, существование которого связано с поиском и добычей питательной среды. Этот способ существования предполагает возможность направленного перемещения в трехмерной среде. Этот класс, называемый животным миром, делится на четыре группы: простейшие одноклеточные, простейшие многоклеточные, бесхордовые многоклеточные и хордовые многоклеточные.
Бесхордовые подразделяются на:
– червей;
– моллюсков;
– членистоногих ракообразных;
– членистоногих насекомых.
Хордовые делятся на:
– рыб;
– рептилий, земноводных;
– пресмыкающихся;
– птиц;
– млекопитающих.
В отдельную группу (царство) целесообразно бы выделить промежуточный класс существ типа губок, мшанок, кишечнополостных. Для них перемещение не является основным способом добывания пищи. Но зачатки такого способа уже имеются.
Вирусные формы, стоящие в основании эволюционной пирамиды и рассматриваемые преимущественно как паразитарные формы биологической жизни, в соответствии с рассматриваемой концепцией таковой не являются. Напротив, именно вирусные формы и породили, и продолжают порождать все многообразие биологического мира. Эволюционно домен за миллиардный срок существования претерпел относительно небольшие изменения, преимущественно по части обеспечения устойчивости найденных форм по отношению к меняющимся внешним условиям и в совершенствовании белковых комплексов, позволяющих преодолевать развивающиеся защитные механизмы организмов, которые данные вирусные формы эволюционно приспособили под размножение. Как это ни парадоксально звучит, но с позиций вирусов (если таковую условно принять) все многообразие биологического мира можно объяснить, как видоизменение среды под свои потребности существования и размножения. Для вирусов малоуязвимы организмы с коротким периодом существования. Зато организмы (клетки) с длительным сроком существования, учитывая разнообразие и массовость распространения вирусов, безусловно, подвергаются атакам. И без защитных механизмов такие клетки обречены.